Содержание к диссертации
Условные обозначения 5
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 12
ВВЕДЕНИЕ 15
1. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ПРОБЛЕМЕ ДИНАМИЧЕСКОГО
ДИАГНОСТИРОВАНИЯ МАШИН 17
1.1. Основополагающие принципы системного подхода к исследованию сложных объектов 17
1.2. Этапы системного подхода и их взаимосвязь. 19
1.3. Проблема повышения эксплуатационных показателей автотракторной техники. 21
2. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ДИАГНОСТИЧЕС КИХ МОДЕЛЕЙ И ПРОГРАММЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ 29
2.1. Построение диагностической модели на примере транспортных машин 31
2.2. Выбор параметров диагностирования 32
2.3. Установление граничных величин диагностируемых параметров .33
2.4. Поиск диагностической модели 34
2.5. Принципы построения программы диагностирования 36
2.6. Принципы системы управления для поддержания машин в работоспособном состоянии 39
2.7. Выводы по главе 2 39
3. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАШИН 41
3.1. Системы эксплуатации машин 41
3.2. Структура системы эксплуатации 42
3.3. Иерархическая структура системы эксплуатации машин 43
3.4. Информация в системе эксплуатации 45
3.5. Качественный аспект информации 47
3.6. Идентификация и модель системы эксплуатации 51
3.7. Оценка эффективности действия системы эксплуатации 54
3.8. Эксплуатационные стратегии 57
3.9. Эксплуатационный репертуар 3.10. Классификация критериев оценки эффективности систем эксплуатации 60
3.11. Системные свойства эффективности эксплуатации машин 62
3.12. Особенности оценки эффективности на основных фазах существования машин 65
3.11. Выводы по главе 3 68
4. КЛАССИФИКАЦИЯ МОДЕЛЕЙ, МЕТОДОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
ДИАГНОСТИКИ МАШИН И МЕТОДОЛОГИЯ ЕЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ И
ПРОЕКТИРОВАНИЯ 70
4.1. Место диагностики в фазах существования машин 71
4.3. Теоретические предпосылки определения диагностического состояния машин
4.4. Основные уравнения диагностических систем 104
4.5. Классификация диагностических моделей 105
4.6. Методология моделирования процессов при диагностировании машин 108
4.7. Классификация методов диагностирования 113
4.8. Классификация технических средств для диагностирования 117
4.9. Выводы по главе 4 126
5. УПРАВЛЕНИЕ СИСТЕМОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАШИН НА ПРЕДПРИЯТИЯХ 128
5.1. Стратегии эксплуатации машин 129
5.2. Строение системы управления эксплуатацией машин 132
5.3. Оценка эффективности системы управления эксплуатацией машин 135
5.4. Прибыль предприятия и динамическая система эксплуатации машин 1
5.5. Модели управления системой эксплуатации 141
5.6. Выводы по главе 5 149
6. ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНРІЯ ЭКСПЛУАТАЦИЕЙ
АВТОТРАКТОРНОЙ ТЕХНИКОЙ 151
6.1. Стратегия информатизации при эксплуатации машин 152
6.2. Сущность интегрированных систем управления 154
6.3. Техническое описание интегрированных систем управления 156
6.4. Сравнение интегрированных систем управления в Польше 159
6.5. Планирование и управление в системе MRP-2 165
6.6. Классификация систем WORKFOW 168
6.7. Компьютерные сети в информационных системах 173
6.8. Выводы по главе 6 174
7. ПРОБЛЕМАТИКА ДИНАМИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ МАШИН 176
7.1. Эволюция технического состояния машин 176
7.2. Прогнозирование состояния машин 180
7.3. Исскуственый интеллект в диагностике 191
7.4. Симулятивные эксперименты в структуре диагностических экспериментов 195
7.5. Прогноз развития технической диагностики 199
7.6. Обучение диагностического персонала 201
7.7. Выводы по главе 7 202
8. АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ АВТОТРАКТОРНОЙ ТЕХНИКИ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ 203
8.1. Общие положения теории надежности 203
8.2. Исследование надежности тракторов в условиях рядовой эксплуатации 205
8.3. Экспериментальные исследования надежности тормозной системы автобусов Jelcz 120 ММ/2 212
8.4. Анализ отказов элементов тормозной системы автобусов Jelcz 120 ММ/2 254
8.5. Выводы по главе 8 260
9. ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И ПРОГРАММА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 262
9.1. Бинарная диагностическая матрица и программа диагностирования 262
9.2. Бинарная диагностическая матрица двигателя внутреннего сгорания 266
9.3. Этапы построения диагностической регрессионной модели двигателя внутреннего сгорания 269
9.4. Результаты исследований двигателя внутреннего сгорания 274
9.5. Выводы по главе 9 276 10. МЕТОДОЛОГИЯ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ТЕХНИЧЕСКОГО
ОБСЛУЖИВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ 278
10.1. Качество и управление качеством в системе эксплуатации транспорта 278
10.2. Влияние качества на техническое обслуживание транспортных средств системе эксплуатации 280
10.3. Цель и задачи исследования качества технического обслуживания 281
10.4. Критерии оценки качества технического обслуживания 282
10.5. Разработка методики исследований по оценке качества технического обслуживания 285
10.6. Модель оценки качества подсистемы технических обслуживании 287
10.7. Оценка качества периодических технических обслуживании на основе критерия результативности 294
10.8. Оценка качества периодических технических обслуживании на основе критерия оптимизации времени реализации 300
10.9. Оценка качества технической эксплуатации тракторов МТЗ-80 303
10.10. Выводы по главе 10 306
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 308
ЛИТЕРАТУРА 310
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 327
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 3
Введение к работе
Актуальность темы диссертации
Важнейшей задачей в области технической эксплуатации машин является совершенствование организации их технического обслуживания, текущего и капитального ремонта с целью повышения работоспособности и снижения эксплуатационных затрат. Это подтверждается тем, что на поддержание автотракторной техники в технически исправном состоянии затрачивается значительно больше труда и средств, чем на их производство. Следовательно, даже небольшое качественное улучшение организации технического обслуживания и текущего ремонта могут дать значительный технико-экономический эффект.
Направленная деятельность по повышению эффективности использования автотракторной техники и качества технического обслуживания возможна благодаря применению методов и средств технической диагностики. Общие теоретические основы технической диагностики не нашли еще полного применения при динамическом диагностировании. Эксплуатация автотракторной техники по общепринятым стратегиям не дает возможности получения высокой эффективности и высокого качества эксплуатации, потому что возникает необходимость исключать рабочую машину из использования в связи с аварийным состоянием или необходимостью проведения технических обслуживании, часто преждевременных и не вполне технически и экономически обоснованных. В связи с этим развитие методологических основ и теоретических предпосылок динамического диагностирования с использованием системного подхода и теории качества является актуальной научной проблемой, решение которой обеспечит повышение надежности сложной и дорогостоящей автотракторной техники, а также улучшит эффективность самого процесса диагностирования.
Цель и задачи исследования.
Общей целью работы является разработка методологических принципов динамического диагностирования автотракторной техники, облегчающих выбор оптимальных диагностических параметров, характерных для нее на всех стадиях существования машины, а также алгоритма построения диагностики машин и их элементов в условиях эксплуатации.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- разработать методологические основы динамического диагностирования автотракторной техники и принципов системы управления для ее поддержания в работоспособном состоянии
- выполнить анализ и произвести оценку эффективности существующих систем эксплуатации машин с точки зрения их приспособленности к динамическому диагностированию;
- выполнить классификацию моделей, методов и средств диагностики и обосновать методологию моделирования при диагностировании машин;
- оценить эффективность функционирования и управления системы эксплуатации машин;
- описать сущность интегрированных систем управления и роль информационных технологий при эксплуатации машин;
- разработать обобщенные математические модели прогнозирования состояния автотракторной техники с использованием искусственного интеллекта и симулятивных экспериментов;
- провести анализ надежности автотракторной техники в условиях реальной эксплуатации;
- разработать алгоритм управления эксплуатацией машин, диагностических матриц и программы диагностирования для отдельных агрегатов автотракторной техники;
- разработать методологию оценки качества технического обслуживания и диагностирования автотракторной техники;
- разработать основные принципы компьютерного обеспечения процесса диагностирования.
Научная новизна. На основе системного подхода исследования сложных объектов разработана методологические принципы проектирования диагностической модели автотракторной техники и методология моделирования процессов при ее диагностировании; определены рабочие и сопутствующие процессы при эксплуатации машин; сформулированы методы, алгоритмы и процедура диагностирования двигателей и тормозных систем автотракторной техники на основе теоретико-экспериментального подхода; разработана обобщенная диагностическая модель на примере транспортных машин и бинарная диагностическая матрицы двигателя внутреннего сгорания, произведена оценка эффективности существующих систем эксплуатации, создана методика классификации диагностических моделей, методов и средств при диагностировании машин и интегрированных систем управления системой эксплуатации, разработана методика исследований и модель по оценке качества технических обслуживании на основе критериев результативности и оптимизации времени реализации.
Практическая значимость работы заключается в том, что автором разработан алгоритм построения диагностической модели автотракторной техники, что обеспечивает проведение ее технической диагностики и позволяет уже на этапах оценки, конструирования и изготовления выполнять диагностическое конструирование, что в случае двигателей внутреннего сгорания и тормозной системы имеет существенное значение, т. к. возможности вмешательства в данные системы на этапе эксплуатации ограничены. Разработанные математические модели и алгоритмы позволяют в процессе компьютерной имитации анализировать состояние вышеуказанных систем , что снижает время и издержки лабораторных и эксплуатационных исследований.
Результаты диссертации внедрены в процессе эксплуатации автотракторной техники в предприятии «Фармутиль» г Смилово и в учебный процесс при подготовке студентов Технико-сельскохозяйственной академии г. Быдгощ.
Экономическая значимость. Разработанные показатели и критерии диагностической оценки автотракторной техники позволяют определить действительное состояние основных ее систем на всех этапах жизни машины и производить экономическую оценку принятой методики диагностирования и качества периодических технических обслуживании. Разработанная методика динамического диагностирования автотракторной техники имеет универсальный характер и может быть адаптирована под машину конкретного заказчика или использоваться на этапах ее конструирования, изготовления и эксплуатации.
На защиту выносится:
- методология построения диагностической модели автотракторной техники а всех этапах ее существования;
- математические модели диагностических систем основных элементов автотракторной техники;
- методология оценки эффективности функционирования системы эксплуатации машин;
-методология анализа и оценки качества технического обслуживания транспортных средств.
Личный вклад автора. Постановка и решение задач исследования, формулировка и разработка положений, определяющих научную новизну работы, создание базовой методологии построение диагностических процедур автотракторной техники, участие в качестве исполнителя при проведении работ, связанных с темой диссертации. Часть экспериментальных данных получена при существенном участии сотрудников Технико-сельскохозяйственной академии г. Быдгош, которым автор искренне признателен.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях, в том числе: на ежегодных научных конференциях в высшей офицерской автомобильной школе г. Пилы в период с 1977 по 1995 гг.; на ежегодных семинарах и конференциях Технико-сельскохозяйственной академии г. Быдгощ в период с 1998 по 2003 гг.; 2-ом международном конгрессе технической диагностики «Диагностика 2000», Варшава, 2000; 5-ой конференции « Машины и транспортные системы», Щецин, 2000; 27-ом симпозиуме «Диагностика машин», Катовице, 2000; 10-ой научной конференции «Проблемы в конструкции и эксплуатации машин», Краков, 2000; 15-ой научной конференции «Проблемы в конструкции и эксплуатации машин», Закопане, 2000; 11-ой конференции «Диагностика машин и рабочих поездов», Гданьск, 2002; 11-ой конференции «Диагностика машин и рабочих поездов», Быдгощ, 2002; 31-ой зимней школе надежности «Методы прогнозирования в инженерии надежности», Варшава, 2003; 30-ой юбилейной Всепольском симпозиуме «Диагностика машин», Сласка, 2003; международной научно-технической конференции «Улучшение эксплуатационных показателей двигателей тракторов и автомобилей», Санкт-Петербург, 2003.
Опубликованность результатов. По теме диссертации опубликовано 1 монография и 35 научных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация имеет 10 глав, заключение, приложение и список литературы. Полный объем - 357с; включает 190 рисунков и 54 таблицы; список использованных источников составляет 344 наименований. ВВЕДЕНИЕ
Основной движущей силой интенсификации народного хозяйства Польши является кардинальное ускорение научно-технического прогресса на основе перехода к принципиально новым технологическим процессам и к технике новых поколений, позволяющей достичь высшего уровня производительности труда и максимальной эффективности.
В области технического перевооружения народного хозяйства предстоит решить проблему освоения принципиально новых систем машин, обеспечивающих комплексную механизацию производственных процессов и их высокоэффективную эксплуатацию в разнообразных формациях промышленного и сельскохозяйственного производства.
Отраслям промышленности, занимающимся производством и поставками различной техники, необходимо повысить надежность и улучшить качество машин и оборудования, обеспечить их высокоэффективное использование в условиях реальной эксплуатации.
По мере увеличения поставок сложной автотракторной техники, расширения областей ее использования, повышения уровня автоматизации, увеличения нагрузок и скоростей значительно повышается важность проблемы повышения надежности этой техники, эффективности ее использования и конкурентоспособности, экономии материальных, трудовых и энергетических ресурсов.
Важнейшей задачей в области технической эксплуатации машин является совершенствование организации их технического обслуживания, текущего и капитального ремонта с целью повышения работоспособности и снижения эксплуатационных затрат. Это подтверждается тем, что на поддержание автотракторной техники в технически исправном состоянии затрачивается значительно больше труда и средств, чем на их производство. Следовательно, даже небольшое качественное улучшение организации технического обслуживания и текущего ремонта могут дать значительный технико-экономический эффект.
К машинам в Польше относятся все транспортные средства, предназначенные для выполнения различных технологических операций: транспортных, сельскохозяйственных, строительно-монтажных, военных и т.д. В свою очередь, машины подразделяются по функциональному назначению на легковые и грузовые автомобили, промышленные и сельскохозяйственные тракторы, строительные и мелиоративные машины, автобусы, рациональная эксплуатация которых имеет важное значение для народнохозяйственного комплекса республики, особенно в условиях жесткой конкуренции отечественных и иностранных товаропроизводителей за рынки сбыта накануне вступления Польши в Европейский Союз.
Машины преобладают в общем объеме промышленной продукции и часто оказывают решающее значение на развитие многих отраслей промышленности. Процесс их проектирования, конструирования, изготовления и эксплуатации поглощает огромное количество труда, сырья и энергии. В последнее время произошел быстрый рост требований к техническим параметрам машин при одновременном стремлении к уменьшению стоимости изготовления и эксплуатации, что вызвало существенное преобразование методов формирования качества машин на всех этапах их существования. Достигнутый и постоянно совершающейся уровень качества в большой степени связан с развитием методов и средств технической диагностики.
На первоначальной стадии развития машин техническое обслуживание выполнялось, как правило, только после проявления отказа.. Количественный рост парка машин и их использование для выполнения трудоемких и точных работ вызвало необходимость значительного повышения эффективности их использования и надежности. Это заставило серьезно заниматься текущей оценкой технического состояния машин, то есть проводить динамическое диагностирование. При этом, возникла потребность построения диагностических моделей, наиболее адекватно отражающих сущность рассматриваемых явлений.
Рост потребности в современных высокопроизводительных машинах вызывает их поставку на рынок во все более короткие временные отрезки. Одновременно научно-технический прогресс является причиной того, что проектно-конструкторские работы новых машин включают генеральные изменения концепции самой машины, определяющих критерии безопасности, эргономичности, экологичности, экономичности, эффективности и т.д. Особенно существенным является стоимость эксплуатации, которая, например, для мощных тяжелых машин в зависимости от их типа, превышает в 5-15 раз стоимость новых машин. По этой причине потребитель, используя машины даже в удовлетворительном состоянии, в момент появления на рынке нового поколения машин похожего или того же самого назначения, вынужден принимать решение в выборе между использованием имеющихся машин и заменой их машинами нового типа. Это решение желательно принимать на основании оптимизации результатов, полученных на основание экономического баланса для достижения максимального результата.
В современном мире соперничество между ведущими производителями автотракторной техники практически переходит в плоскость широко понимаемого «качества», на основание которого можно получить значительные экономические преимущества при реализации производимой техники и всех аспектов их функционального, энергетического, производственного, экологического и т.п. существования.
Увеличивающая потребность в методах и средствах технической диагностики является результатом современного способа достижения качества машин и реализации их потенциала в условиях эксплуатации.
Бесспорным импульсом для роста потребностей в методах и средствах технической диагностики было начало оживления хозяйства в стране, где требования со стороны качества, логистики и маркетинга радикально изменили критерии эффективности использования автотракторной техники. Растущая потребность в диагностике совпадает также с появлением новых достижений в микроэлектронике, компьютерной технике, нейронных сетей и искусственного интеллекта, эффективно облегчающих возможности технической диагностики.
