Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Анализ состояния вопроса, цель и задачи исследования 8
1.1. Анализ состояния производства и использования средств технического диагностирования в стране 8
1.2. Взаимосвязь параметров, показателей качества средств технического диагностирования и показателей эффективности систем диагностирования 15
1.3. Анализ методик сравнительной оценки и выбора средств технического диагностирования для автотранспортных предприятий 29
1.4. Цель, задачи и общая методика исследования 41
ГЛАВА 2. Теоретические исследования 47
2.1. Принципы формирования требований к средствам технического диагностирования 47
2.2. Оценка параметров СТД в системе факторов, определяющих эффективность использования диагностики на АТП 55
2.3. Эффективность использования средств технического диагностирования при реализации различных функций диагностики 62
2.4. Целевая функция и разработка методик сравнительной оценки и выбора средств технического диагностирования для авто транспортных предприятий 77
ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования 85
3.1. Этапы, цель и задачи экспериментальных исследований 85
3.2. Планирование и проведение экспериментальных исследований для определения уровня использования средств технического диагностирования на автотранспортных предприятиях 87
3.3. Количественная оценка факторов, определяющих эффективность использования средств технического диагностирования на автотранспортных предприятиях 95
3.4. Планирование и проведение экспериментальных исследований для определения эффективности использования средств технического диагностирования при реализации различных функций диагностики НО
ГЛАВА 4. Оценка эффективности средств технического диагностирования с использованием имитационной модели технической службы АТП 135
4.1. Методика оценки эффективности применения средств технического диагностирования на АТП 135
4.2. Моделирование работы подразделений технической службы АТП 143
4.3. Реализация модели на ЭВМ. Анализ результатов моделирования 154
ГЛАВА 5. Онтно-производствённая проверка результа тов исследования и их практическая реализация 166
5.1. Характеристика результатов, полученных при проведении исследований. Выходные материалы, их назначение и возможные уровни внедрения 166
5.2. Характеристика предприятий и организаций, выбранных для опытно-производственной проверки и внедрения разработанных рекомендаций в зависимости от назначения выходных материалов 170
5.3. Методики расчета экономического эффекта от внедрения разработанных рекомендаций
в зависимости от их назначения 175
5.4. Расчет экономического эффекта 180
Выводы и результаты работы 187
Литература
- Анализ состояния производства и использования средств технического диагностирования в стране
- Принципы формирования требований к средствам технического диагностирования
- Планирование и проведение экспериментальных исследований для определения уровня использования средств технического диагностирования на автотранспортных предприятиях
- Методика оценки эффективности применения средств технического диагностирования на АТП
Введение к работе
Выдвинув широкую программу повышения благосостояния советского народа, ХКУІ съезд КПСС указал, что принципиальной основой экономического развития страны является повышение эффективности производства I . Особое внимание в решениях ХХУІ съезда уделено развитию транспортной системы страны и, в том числе, автомобильному транспорту как одному из важнейших элементов этой системы.
В соответствии с директивными документами партии и правительства выпуск грузовых автомобилей на линию в XI пятилетке должен составлять 80-82%, а темпы роста производительности труда должны достичь 20%.
Одним из реальных путей снижения затрат на техническое обслуживание и ремонт автомобилей, повышения производительности труда и экономии топлива является внедрение на автотранспортных предприятиях страны диагностики на основе рационального использования средств технического диагностирования (СТД).
Эффективность использования диагностики на автотранспортных предприятиях зависит от множества факторов, действие части которых непосредственно определяется параметрами средств технического диагностирования. Анализ причин неэффективного использования диагностики на АТП показал, что достаточно весомой среди прочих причин неэффективного использования диагностики является несоответствие параметров СТД задачам, решаемым в подразделениях технической службы АТП.
В настоящее время имеется ряд методов по сравнительной оценке и выбору СТД для автотранспортных предприятий. С использованием этих методов выбор СТД производится в основном с учетом показателей их производительности, исходя из обеспечения
- б -
заданного объема работ ТО на основе критерия минимума затрат на диагностику. Однако такой подход не учитывает влияния, оказываемого параметрами различных СТД одного функционального назначения на эффективность диагностики при решении различных задач технической службы, таких как подготовка производства текущего ремонта, контроль качества выполненных работ и др.
В связи с этим остаются нерешенными вопросы обоснования требований со стороны технической эксплуатации автомобилей к параметрам СТД с целью обеспечения эффективного их использования на АТП при решении различных задач технической службы.
Данная диссертация посвящена решению этих вопросов.
Работа выполнена на кафедре "Эксплуатация автомобильного транспорта" Московского ордена Трудового Красного Знамени автомобильно-дорожного института.
Целью работы является повышение эффективности системы поддержания работоспособности подвижного состава автомобильного транспорта за счет обоснования требований к средствам технического диагностирования по их совершенствованию и рационального . выбора СТД для автотранспортных предприятий.
Научная новизна. Предложен новый подход к выбору параметров СТД, основанный на определении соответствия СТД задачам, решаемым в подразделениях технической службы АТП. Сформированы показатели, позволяющие рассчитывать ожидаемое снижение удельных затрат по различным функциям диагностики. Разработана мето--дика оптимального выбора СТД для АТП различной мощности и структуры с использованием имитационной модели. Разработана методика сравнительной оценки СТД на основе выбранных параметров.
Практическая ценность. Использование разработанных рекомендаций по сравнительной оценке средств технического диагно-
стирования, позволяет обосновать требования к разрабатываемым СТД. Использование разработанных рекомендации по выбору средств технического диагностирования для автотранспортных предприятий дает возможность повысить эффективность диагностики за счет рационального использования СТД на АТП с учетом их конкретных условий.
На защиту выносятся метод выбора параметров средств технического диагностирования, методика выбора средств технического диагностирования для автотранспортных предприятий, методика сравнительной оценки средств технического диагностирования.
Основные результаты исследовании доложены и обсуждены на НТС НИИАТ (1982 г.), на XLI научно-исследовательской конференции МАДИ (1983 г.), на технических советах Управления технологического транспорта Главтнменнефтегаза (1982-1983 гг.), на координационном совещании по теме 054.04 ГКНТ. СССР раздел 04.02 в ГОСНИТИ (1983 г.). Диссертационная работа была заслу-шена и одобрена на заседании кафедры "Эксплуатация автомобильного транспорта" МАДИ в 1983 г.
По материалам диссертации опубликованы три печатные работы и составлены четыре научно-технических отчета.
Автор глубоко признателен кандидату технических наук, доценту Власову В.М. за научное консультирование по ряду вопросов рассмотренных в диссертации.
Анализ состояния производства и использования средств технического диагностирования в стране
Техническая диагностика является одним из важнейших факторов в повышении эффективности систем поддержания работоспособности подвижного состава автомобильного транспорта. Однако, добиться потенциально возможного эффекта в сфере совершенствования технической эксплуатации автомобилей за счет диагностики можно лишь при правильном решении вопросов ее организации на АТЇЇ и рациональном выборе средств технического диагностирования.
Значительный вклад в решение этих вопросов в нашей стране внесли доктора технических наук Г.В.Крамаренко, Н.Я.Говорущен-ко, Л.В.Мирошников, В.М.Михлин, А.В.Серов, А.Г.Сергеев, кандидаты технических наук Б.В.Левинсон, А.А.Филимонов, В.И.Рытчен-ко, А.В.Гогаизелъ, И.Н.Аринин и др. Решением проблемы занимаются НИИАТ, ГОСНИТИ, ГосавтотрансШИпроект, ГЛАДИ, ХАДИ и другие институты и организации.
Взгляды на назначение диагностики на АТП, ее организацию в системе ТО и ТР, методы выбора средств технического диагностирования постоянно изменяются в сторону более широкого использования возможностей диагностики. При рассмотрении этих вопросов можно условно выделить несколько характерных этапов.
На заре развития автомобилизации в основном использовались субъективные методы оценки технического состояния автомобилей и отдельные простейшие переносные приборы и устройства. С развитием автомобилестроения совершенствовались и СТД. В начале 30-х годов за рубежом появились первые диагностические стенды и комплекты оборудования. Это определило зарождение диагности ки как науки.
Отечественное автомобилестроение того времени во многом отставало от зарубежного. В нашей стране диагностические стенды стали появляться в послевоенный период наряду с восстановлением народного хозяйства и интенсивным ростом промышленности. В 1950 году в Москве был установлен первый отечественный диагностический стенд для испытании автомобилей на топливную экономичность I 331. К началу 60-х годов были разработаны и пущены в производство такие СТД, как комплект приборов проверки системы питания, пост проверки установки углов передних колес автомобиля, стенд для проверки приборов системы зажигания и др.
Однако диагностике в то время уделялось недостаточно внимания, и, соответственно, выпуск СТД занимал небольшой объем в общем производстве гаражного оборудования.
В 1961 году впервые в стране была организована станция диагностики 27,144 . Вопросами диагностики и СТД стали заниматься многие НИИ, КБ и другие организации, так как первые испытания станции диагностики показали ее высокую экономическую эффективность. Началась массовая разработка и внедрение СТД.
Весь первый период развития диагностики был посвящен преимущественно исследованиям и разработке новых методов диагностирования и соответствующих им диагностических стендов, приборов и приспособлений. При этом,в отличие от зарубежной практики, учитывалась высокая концентрация подвижного состава и единая планово-предупредительная система ТО и ремонта.
В 1964 году для проверки агрегатов и систем на автомобиле промышленность выпускала уже около 15 наименований контрольно-измерительных приборов и устройств! 7 I. Также в 1964 году был освоен серийный выпуск диагностических стендов с беговыми барабанами. Но основная часть СТД того времени изготавливалась кустарным способом или малыми партиями. СТД были дороги, ненадежны и малоэффективны
К концу 60-х годов производство основных средств технического диагностирования было поставлено на промышленную основу. Так, Береговский ОЭЗ "Укрсельхозтехника" начал серийный выпуск комплекта оборудования, в который входили: стенд для проверки тормозных качеств автомобиля, стенд для проверки тяговых качеств автомобиля, стенд для проверки установки управляемых колес. Трестом ГАРО в 1970 году для диагностики автомобилей выпускалось около 20 видов приборов 30 . Также серийное производство комплектов оборудования для станций диагностики было организовано на Челябинском АРЗ. В 1963 году было сдано 20 комплектов, в 1969 - 50 комплектов, в 1970 и 1971 года - по 70 комплектов 91 . Предприятия различных ведомств выпустили около 200 станций СД2 и СД-3 конструкции ЧШ 911. На Новгородском ОЭЗ "Авто-спецоборудование" в 1974 году из 23 наименований выпускаемых изделий 17 являлись СТД 1164 .
Принципы формирования требований к средствам технического диагностирования
Одним из основных путей повышения эффективности действующей планово-предупредительной системы ТО и ремонта автомобилей является внедрение на автотранспортных предприятиях диагностики. Известно, что диагностика прежде всего должна использоваться в качестве информационного блока системы поддержания работоспособности подвижного состава автомобильного транспорта. Диагностическая информация при этом приобретает потребительскую стоимость, определяемую тем экономическим эффектом, который получается при ее использовании, и цену, определяемую затратами труда на ее регистрацию (сбор), передачу, обработку и хранение 22,78І.
Получение качественной и в достаточном количестве информации о техническом состоянии подвижного состава осуществляется с использованием средств технического диагностирования (СТД).
В настоящее время различными отраслевыми министерствами и ведомствами разрабатывается и выпускается большое количество СТД одного функционального назначения, имеющих различные параметры (-быстродействие, точность, универсальность и т.п.). Поскольку ДТП в нашей стране имеют разнообразные парки подвижного состава, отличающиеся как по мощности, так и по структуре и, следовательно, требуют при проведении ТО и ТР использования различных СТД, отличающихся своим назначением и параметрами, при проектировании и выборе СТД для автотранспортных предприятий необходимо предъявлять к ним требования с точки зрения эксплуатации подвижного состава автомобильного транспорта. Разработка принципов формирования требовании к СТД возможно лишь на основе тщательно, разработанного методологического подхода.
В настоящее время возможны два методологических подхода по формированию требований к средствам технического диагностирования. Один из них обеспечивает переход от существующего уровня развития СТД к какому-то лучшему состоянию, а другой-от идеального состояния к реализуемому состоянию.
К первому можно отнести оценку технического уровня и качества СТД. Формирование требований происходит за счет сравнения показателей качества СТД с аналогом, выбранным за эталон. За эталон принимаются лучшие СТД для данного времени. При этом подходе в меньшей степени учитываются требования с точки зрения использования СТД в технологическом процессе ТО и ТР автомобилей.
Требования к СТД со стороны технической эксплуатации автомобилей более полно учитывает второй подход, основанный на системном анализе объекта исследования. Системный подход, как известно, предполагает рассмотрение объекта исследования в виде системы как единства взаимосвязанных элементов, совместно действующих для достижения общей цели Г36,63,137,172,175 І. В этом случае диагностика рассматривается как элемент системы ТО и ТР, предназначенный для выполнения определенных функций, обеспечивающих достижение поставленной цели. Формирование требований к СТД при этом определяется целями системы более высокого уровня - системы технической эксплуатации автомобилей. Общая цель, поставленная перед системой технической эксплуатации автомобильного транспорта определяет цель для диагностического комп-плекса и позволяет выявить функции диагностики, реализация ко - 49 торых необходима для достижения цели.
Второй подход разрабатывается в ОДНА. МАДИ под руководством к.т.н. Власова В.М. 19,20,48,56,101 . Данный подход, в частности, предусматривает разработку требований к производству СТД и их выбору для АТП на основе следующей сформулированной цели диагностики: "Повышение эффективности функционирования системы поддержания работоспособности автомобилей при помощи диагностики на АТП". Эта цель достигается при реализации следующих функций диагностики I 48,1011: - определение потребности в регулировочных работах и заменах при проведении ТО; - определение вида технического состояния и эксплуатационных свойств автомобиля; - локализация неисправностей; - контроль качества выполненных работ по ТО и ТР; - сбор и накопление информации о значениях диагностических параметров. На основе вышеизложенного были сформулированы принципы формирования требований к СТД.
Требования к СТД необходимо формировать на основе: - цели, стоящей перед системой диагностики; - функций элементов, составляющих систему диагностики; - обеспечения эффективности системы диагностики.
Планирование и проведение экспериментальных исследований для определения уровня использования средств технического диагностирования на автотранспортных предприятиях
Объектом экспериментальных исследований для определения уровня использования средств технического диагностирования на автотранспортных предприятиях были автотранспортные предприятия, внедрившие посты и линии диагностики.
Минавтоттэанс РСФСР. По отчетным данным Минавтотранса РСФСР, в отрасли посты и линии диагностики внедрены в 506 автотранспортных предприятиях. Масштабы внедрения постов и линий диагностики по территориально-транспортным управлениям представлены на рис. 3.1. Определение объема обследования автотранспортных предприятий проводилось на основе так называемого "типического" отбора объектов исследования 3,21,50,114,122 . Сущность этого отбора заключается в обследовании автотранспортных предприятий из каждой типической части распределения "диаг ностических комплексов" (ДК) по территориально-транспортным управлениям с последующим распространением полученных рекомендаций для всех АТЇЇ.
По результатам обработки статистических данных по количеству внедренных "диагностических комплексов" была получена гистограмма распределения количества ДК по Минавтотрансу РСФСР (рис. 3.2).
Также по статистическим данным была получена гистограмма распределения оснащенности территориально-транспортных управлении средствами технического диагностирования (рис. 3.3).
В соответствии с гистограммой распределения количества диагностических комплексов по территориально-транспортным управлениям для обследования были выбраны ТТУ, которые характеризовались следующими признаками: а) малым числом (1-2) ДК в ТТУ; б) наибольшей частотой встречающегося количества ДК (3-4); в) большим числом ДК в ТТУ (более 8).
Первым признаком характеризовались 10 ТТУ, вторым - 10 ТТУ, третьим - 12 ТТУ. При этом управления выбирались в разных регионах, чтобы в обследовании были учтены особенности развития производственно-технической базы каждого региона республики.
Всего по Минавтотрансу РСФСР было подвергнуто анализу состояние использования средств технического диагностирования в 55 АТП, в том числе "Центравтотрансе" - МУЛАТ, "Югавтотрансе" - Северо-Кавказской ТТУ, "Уралавтотрансе" - Средне-Уральское ТТУ, Татарское ТТУ, в "Востокавтотрансе" - Омское ТТУ, а также Тлавкраснодартранс" и Тлавленавтотранс".
В соответствии с гистограммой распределения оснащенности ТТУ средствами технического диагностирования дополнительно были обследованы АТП Южно-Уральского территориально-транспортно го управления и Главмосавтотранса. В соответствии с рекомендациями I 3,21 I выбранное количество АТП для обследования обеспечивает достоверность полученных результатов.
Обследование автотранспортных предприятий с целью определения уровня использования средств технического диагностирования проводилось по специально разработанной методике (приложение I), которая вошла составной частью в "Методику сбора и обработки материала об эффективности функционирования диагностического комплекса на автотранспортном предприятии" 127 .
Обследование АТП проводилось следующими методами: изучение документов, опрос специалистов, беседы с персоналом, самостоятельное изучение процессов, обобщение материала. Результаты обследования автотранспортных предприятий заполнялись в опросных листах (приложение I).
ГлавтюменнеФтегаз МиннеФтещзома СССР. Объектом экспериментальных исследований в Главтюменнефтегазе были автотранспортные предприятия, внедрившие посты и линии диагностики. По отчетным данным Главтюменнефтегаза, посты и линии диагностики внедрены в 6 автотранспортных предприятиях. Ввиду небольшого объема обследования были обследованы все 6 АТП, внедрившие посты и линии диагностики. Методика сбора и обработки экспериментальных данных была аналогична методике для АТП Минавтотранса РСФСР (приложение I).
Обследование автотранспортных предприятий с целью определения степени использования средств технического диагностирования проводилось с января по сентябрь 1981 года.
Методика оценки эффективности применения средств технического диагностирования на АТП
Эффективность использования средств технического диагностирования на АТП зависит как от параметров СТД, так и от конкретных условий работы АТП. Оценка эффективности использования СТД, различающихся своими параметрами, в условиях реального АТП ограничена. Так, оценка эффективности использования СТД с учетом требований, которые предъявляет к ним назначение диагностики на АТП,в условиях реального АТП практически невозможна.
В работах крупных специалистов в области имитационного моделирования [67,73,93,121,165] рекомендуется применять этот метод при наличии существования любого из следующих условий: 1. Не существует законченной математической постановки данной задачи, либо еще не разработаны аналитические методы сформулированной математической модели. 2. Аналитические методы имеются, но математические проце дуры столь сложны и трудоемки, что имитационное моделирование дает более простой способ решения задачи. 3. Аналитические решения существуют, но их реализация невозможна вследствие недостаточной математической подготовки имеющегося персонала. 4. Кроме оценки определенных параметров, желательно осуществить на имитационной модели наблюдение за ходом процесса в течение определенного периода. 5. Имитационное моделирование может оказаться единственной возможностью вследствие трудоемкости постановки экспериментов и наблюдения явлений в реальных условиях.
Поставленная задача соответствует пятому условию, что подтверждает возможность использования имитационного моделирования для оценки эффективности использования СТД в условиях реального АТП. При этом появляется возможность провести значительный объем испытаний, что так затруднительно в реальных условиях.
Как уже отмечалось в параграфе 3.4,в качестве объекта экспериментальных исследований были выбраны стенды для проверки тяговых, ходовых и тормозных качеств автомобилей. На данном этапе исследования определялось количество стендов и доля времени работы стендов . по выполнению тех функций диагностики, реализация которых необходима в конкретных подразделениях диагностического комплекса в зависимости от конкретных условий АТП: состава и возраста парка; режима работы автомобилей на линии; их среднесуточного пробега; интенсивности возвращения автомобилей с линии; режима работы подразделений механической службы; а также в зависимости от параметров СТД.
В соответствии с целью данного этапа исследования была разработана структурная схема методики моделирования на ЭЦВМ (рис. 4.1).
На первом этаже была поставлена задача исследования, которая заключалась в следующем: оценить эффективность использования различных стендов в зависимости от изменения их параметров, а также характерных условий АТП.
В соответствии с поставленной задачей определяются требования к задаваемым исходным данным для моделирования. На этом этапе определялись количественные и качественные характеристики моделируемой системы. К этим характеристикам относятся: - количественные данные по параметрам существующих стендов; - количественные данные о надежности агрегатов и узлов автомобилей в соответствующих условиях эксплуатации; - количественные данные о нормативах трудоемкостей выполнения операций ТО, ремонта и диагностирования; - количественные данные о частостях появления неисправностей по агрегатам и узлам автомобилей.
Далее определялся критерий эффективности, на основе которого проводилась оценка эффективности использования стендов.
Сбор исходных данных для моделирования осуществлялся параллельно разработке модели (параграфы 3.2, 3.4, 4.3).
На этапе описания замысла модели реальная система ТО и ТР с диагностированием была сведена к логической блок-схеме. Описание алгоритма проводилось в виде блок-схем. Модель была построена по модульному принципу, т.е. в виде совокупности стандартных блок-модулей. Данный принцип описания алгоритмов рекомендуется в работах [73,74,93_. При таком подходе построение и совершенствование модели проводится итерационным методом, добавляя к основной модели блок за блоком. Построение модели из стандартных блоков позволило в процессе реализации экспериментировать .
По мере разработки и отладки программ проводилась их про верка. Проверялось соответствие логической блок-схемы предварительному описанию модели и соответствие результатов элементов блок-схемы результатам, полученным по математическому уравнению. При проверке блок-схемы проводилось сопоставление каждой ее операции с аналогичной операцией логической блок-схемы.
Описание блок-схемы проводилось на языке Алгол, более доступном, чем специализированные языки GPCC t Симула и т.д.
Планирование эксперимента заключалось в определении числа реализаций и точности моделирования.
Проверка обоснованности модели после программирования производилась путем решения задач-тестов, соответствующих отдельным частям и всей модели в целом. Результаты моделирования сравнивались с данными из реальной эксплуатации. Так,например, входящие потоки в течение дня на Д-І и Д-2,полученные на модели сравнивались с данными, полученными на АТП, сравнивалось среднее количество автомобилей в очереди на ТР, полученные на модели,с данными АТП.
Для количественной оценки эффективности использования выбранных комплектов стендов необходимо иметь критерий эффективности, который должен удовлетворять следующим требованиям: - должен быть количественным; - заданному набору значений параметров системы должно соответствовать одно значение критерия; - критерий должен характеризовать систему с максимальной полнотой; - критерий должен иметь физический смысл, быть простым и легко вычисляемым.
