Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние вопроса и задачи исследования .19
1.1 Эволюционное развитие и состояние процесса исследования эффективности системы технической эксплуатации автмомбилей в сельском хозяйстве 19
1.2 Основные принципы повышения эффективности процесса технической эксплуатации автомобилей в сельском хозяйстве 22
1.3 Система технической эксплуатации автомобилей в сельском хозяйстве как объект исследования 25
1.4 Роль и место технического диагностирования в системе технической эксплуатации автомобилей в сельском хозяйстве.. 30
1.4.1 Анализ методов технического диагностирования автомобилей 33
1.4.2 Анализ методов селекции диагностических параметров автомобилей .37
1.4.3 Анализ методов прогнозирования технического состояния автомобилей .39
1.5 Анализ организации производственных процессов технического обслуживания и ремонта автомобилей в сельском хозяйстве 48
1.5.1 Анализ исследований по определению технического состояния и характеристик ремонтного фонда агрегатов автомобилей 49
1.5.2 Анализ состава и трудоемкости работ в подразделениях осуществляющих техническое обслуживание и ремонт агрегатов автомобилей 50
1.5.3. Анализ организационно-производственных структур подразделений по ремонту агрегатов автомобилей 52
1.6 Цель и задачи исследования 55
Глава 2 Теоретические исследования процесса технической эксплуатации автомобилей в сельском хозяйстве 60
2.1 Стратегии технического обслуживания и ремонта автомобилей.. 60
2.2 Сущность и задачи технической диагностики 68
2.3 Теоретические положения по распознаванию класса технического состояния объекта диагностирования 70
2.4 Математическая модель изменения технического состояния автомобилей в процессе эксплуатации 74
2.5 Способ отбора рациональной совокупности объектов, подлежащих техническому диагностированию 81
2.6 Методика выбора диагностируемых параметров автомобилей 87
2.7 Математическое описание процесса изменения диагностического параметра 93
2.7.1 Общее выражение функции .94
2.7.2 Функция скорости изменения параметра 98
2.7.3 Учет других факторов 101
2.7.4 Аппроксимация изменения параметра состояния элементов автомобиля 103
2.8 Oбоснование рационального состава комплекса средств технологическго оснащения для системы технической эксплуатации автомобилей в сельском хозяйстве 111
2.8.1 Teopeтичecкoe oбocнoвaниe кaчecтвeнныx xapaктepиcтик автомобилей поступающей на техническое обслуживание и ремонт .111
2.8.2 Teopeтичecкoe oбocнoвaниe взaимocвязи пoтoкa тpeбoвaний нa техническое обслуживание и peмoнт и эффeктивнocти фyнкциoниpoвaния системы технической эксплуатации 117
2.9 Teopeтичecкoe oбocнoвaниe мeтoдики фopмиpoвaния кoмплeкca cpeдcтв тexнoлoгичecкoгo ocнaщeния пoдpaздeлeний по ремонту агрегатов автомобилей 124
2.9.1 Группиpoвaниe дeтaлeй aгpeгaтoв автомобилей .124
2.9.2 Paзpaбoткa гpyппoвыx тexнoлoгичecкиx пpoцeccoв рeмoнтa .127
2.9.3 Фopмиpoвaниe типaжa кoмплeкca cpeдcтв технологичеcкoгo оcнaщeния 130
2.9.4 Пpoцecc фopмиpoвaния кoмплeкca cpeдcтв тexнoлoгичecкoгo оcнaщeния .133
2.10 Выводы 134
Глава 3 Реализация инженерно-кибернетического подхода при повышении эффективности системы технической эксплуатации автомобилей в сельском хозяйстве 138
3.1 Подход к формированию основ теории повышения эффективности технической эксплуатации автомобилей 138
3.2 Моделирование при повышении эффективности системы технической эксплуатации автомобилей .144 3.3. Определение основных свойств системы технической эксплуатации автомобилей .148
3.4 Определение качества системы технической эксплуатации автомобилей .154
3.5 Обобщенная схема и характеристика этапа проблемного анализа 159
3.6 Обобщенная схема и характеристика этапа концептуального исследования 173 3.6.1 Сущность процесса целеполагания на этапе концептуального исследования 179
3.7 Обобщенная схема и характеристика процесса моделирования операции на этапе концептуального исследования 185
3.7.1 Исследование стратегий рационального поведения системы технической эксплуатации на этапах жизненного цикла 191
3.7.2 Обоснование выбора показателей эффективности поведения системы технической эксплуатации .199
3.7.3 Анализ критериев эффективности реализации процесса повышения эффективности системы технической эксплуатации 202
3.8 Обобщенная схема и характеристика этапа операционального исследования 208
3.8.1 Анализ типовых задач построения концептуальной и операциональной моделей повышения эффективности системы технической эксплуатации 209
3.9 Общая характеристика этапа детального исследования и принятия решения 220
3.10 Выводы .224
Глава 4 Экспериментальные исследования 225
4.1. Характеристика программы экспериментальных исследований 225
4.2 Определение числа объектов наблюдений .226
4.3 Определение объектов диагностирования 227
4.4 Обработка и статистический анализ экспериментальных данных .230
4.4.1 Определение статистических вероятностей появления отказов объектов диагностирования 231
4.4.2 Регрессионные зависимости вероятности отказов объектов диагности-рования от пробега 239
4.4.3 Статистическая оценка значимости коэффициентов регрессионной модели 241
4.4.4 Проверка математических моделей на адекватность 244
4.4.5 Определение вероятностей возможных состояний объектов 246
4.5. Определение диагностических параметров .248 4. 6 Mетодика моделирования и имитационная модель производственного процесса ремонта агрегатов автомобилей в сельском хозяйстве 256
4.6.1 Bыбop и oбocнoвaниe пoкaзaтeля эффeктивнocти opгaнизaции пpoизвoдcтвeннoгo пpoцecca пoдpaздeлeний по ремонту агрегатов автомоби-лей .257
4.6.2 Meтoдикa имитaциoннoгo мoдeлиpoвaния пpoизвoдcтвенного пpoцecca peмoнтa агрегатов автомобилей .261
4.6.2.1 Фopмyлиpoвкa зaдaчи и paзpaбoткa aлгopитмa мoдeли 262
4.6.2.2 Paзpaбoткa мoдeли пpoизвoдcтвeннoгo пpoцecca ремонтa aгpeгaтoв 265
4.6.2.3 Oцeнкa тoчнocти и aдeквaтнocти имитaциoннoй мoдeли 271
4.6.3 Плaниpoвaниe мaшиннoгo экcпepимeнтa 276
4.7 Выводы 281
Глава 5 Разработка предложений по повышению готовности к использованию по назначению автомобилей в сельском хозяйстве .282
5.1 Повышение эффективности технического диагностирования автомобилей .282
5.1.1 Рекомендации по прогнозированию технического состояния автомобилей .282
5.1.2 Рекомендации по определению периодичности контроля технического состояния автомобилей 286
5.1.3 Алгоритмы технического диагностирования автомобилей .290
5.1.4. Формирование основного перечня средств диагностирования автомобилей .291
5.1.5 Использование метода цилиндрового баланса для диагностирования дизельных двигателей 295
5.1.6 Экономическая оценка повышения эффективности технического диагностирования автомобилей в сельском хозяйстве 301
5.1.7 Техническая оценка результатов повышения эффективности технического диагностирования 30
5 5.2. Анализ результатов моделирования и разработка предложений по формированию рациональной производственной структуры подразделений по ремонту агрегатов автомобилей в сельском хозяйстве 308
5.2.1. Оценка эффективности существующих структур подразделений по ремонту агрегатов автомобилей .309
5.2.2. Разработка предложений по формированию рациональной структуры подразделений по ремонту агрегатов автомобилей .316
5.2.3. Оценка эффективности функционирования предложенной структуры подразделений по ремонту агрегатов автомобилей .325
5.2.4. Техническая и экономическая оценки разработанных предложений по формированию рациональной производственной структуры подразделений по ремонту агрегатов автомобилей 328
5.3 Использование экспертной системы для диагностирования автомобилей 331
5.3.1 Общая характеристика системы 331
5.3.2 Назначение и условия применения системы .333
5.3.3 Описание логической структуры. Сообщения 337
5.3.4 Экономическая оценка методики диагностирования с применением экспертной системы 339
5.4 Использование устройства информирования водителя об износе тормозной накладки для мониторинга технического состояния автомобилей 344
5.5 Выводы .349
Общие выводы .352
Список литературы .355
- Анализ состава и трудоемкости работ в подразделениях осуществляющих техническое обслуживание и ремонт агрегатов автомобилей
- Способ отбора рациональной совокупности объектов, подлежащих техническому диагностированию
- Обоснование выбора показателей эффективности поведения системы технической эксплуатации
- Регрессионные зависимости вероятности отказов объектов диагности-рования от пробега
Введение к работе
Актуальность темы. Стратегическим направлением развития технического сервиса на период до 2015 года и прогнозом на 2020 год, является обеспечение работоспособности и продление сроков службы имеющегося машинно-тракторного парка за счет повышения качества и ресурса машин и агрегатов на основе освоения прогрессивных технологий их обслуживания и ремонта с применением средств диагностики, процессов восстановления изношенных деталей.
Результаты проведенных исследований и опыт эксплуатации автомобилей в сельском хозяйстве (АСХ) показывают, что на современном этапе существенное повышение эффективности технической эксплуатации не может быть достигнуто проведением разрозненных мероприятий, а требует рассмотрения технической эксплуатации АСХ как системы и применения к ней современных методов исследования и совершенствования сложных систем.
Развитие системы технической эксплуатации осуществляется на основе
планово - предупредительного принципа проведения ремонтно-
обслуживающих работ. Однако полностью реализовать вышеизложенное направление применительно к АСХ в рядовой эксплуатации не удается из-за необходимости определения технического состояния большого количества их элементов. Определение периодичности технического обслуживания (ТО) и ремонта (Р) АСХ осуществляется по их наработке на основе общих закономерностей изменения эксплуатационных и ремонтных затрат. Такой подход не позволяет прогнозировать величину периодичности и ремонтные затраты для различных условий сельскохозяйственного производства. В результате отсутствует возможность развития системы технической эксплуатации путем управления реальными сроками и объемами ремонтно-обслуживающих воздействий.
Для поддержания АСХ в готовности к использованию по назначению, своевременного и качественного проведения их ТО и Р, необходимо повысить уровень контроля за состоянием АСХ на всех этапах эксплуатации что несомненно повысит эффективность системы технической эксплуатации АСХ.
Анализ организации производственных процессов, состава и распределения трудовых ресурсов системы технической эксплуатации АСХ показал, что ее организационно-производственная структура недостаточно учитывает реальные объем и состав работ по ТО и Р всей номенклатуры агрегатов.
В связи с изложенным повышение эффективности системы технической эксплуатации АСХ, является актуальной научно-технической проблемой, имеющей важное значение для развития агропромышленного комплекса Российской Федерации.
Степень разработанности темы.
Отечественные ученые предлагают различные меры для повышения эффективности системы технической эксплуатации АСХ: формирование структуры и содержания ремонтно-обслуживающих воздействий на агрегаты АСХ, применение необезличенной формы ремонта, создание и совершенствование методов ТО и Р, разработка и внедрение стратегий ТO и Р АСХ, развитие сис-
темы диагностирования АСХ. Результаты исследований, на основании которых возможно совершенствовать систему технической эксплуатации, приведены в работах известных ученых: А.А. Артюшина, О.Н. Дидманидзе, В.А. Комарова, В.В. Салмина, П.В. Сенина.
Многие российские учёные - специалисты в области технического обслуживания и диагностирования техники занимались работами по созданию и совершенствованию методов технического диагностирования АСХ. В настоящее время разработан и применяется широкий спектр методов технического диагностирования АСХ, однако, из трех задач технического диагностирования (контроль технического состояния; поиск места и определение причин отказов; прогнозирование технического состояния) в них реализованы только первая и вторая и то не в полной мере. Кроме того, следует отметить, что для осуществления прогнозирования технического состояния АСХ разработан широкий спектр различных методов, однако большинство из них базируется на изучении закономерностей изменения значений диагностических параметров от наработки (пробега).
Результаты исследований, на основании которых возможно совершенствовать методы и способы диагностирования, приведены в работах известных ученых: И.Н. Аринина, В.А. Аллилуева, И.Д. Бухтиярова, Н.В. Бышова, В.Н. Варфоломеева, О.Д. Гири, Н.Я. Говорущенко, И.Г. Голубева, И.К. Данилова, А.С. Денисова, М.Д. Денкина, Н.С. Ждановского, А.И. Зели-на, А.П. Иншакова, А.В. Касьянова, В.А. Мачнева, Л.В. Мирошникова, В.М. Михлина, Н.М. Новикова, Б.В. Павлова, А.П. Савельева, А.В. Серова, И.А. Успенского, А.А. Филимонова и др. Исследования, направленные на рассмотрение технических систем на основе комплексного и системного подходов, рассмотрены в работах Е.Ю Барзиловича, И.В. Блауберга, Н.П. Бусленко, В.Г. Лазарева, В.И. Левина, М.Е. Месаровича, В.Н. Садовского, В. Хубки, Э.Г. Юдина и др.
Однако рассмотрению технической эксплуатации как системы взаимосвязанных технических, технологических, организационных, информационных и экономических аспектов в достаточной степени внимание не уделялось.
Работа выполнена в соответствии с комплексной темой НИР № 5 (№ гос. рег. 01201174433) ФГБОУ ВПО РГАТУ на 2011-2015 гг. «Повышение эффективности эксплуатации мобильной сельскохозяйственной техники за счет разработки новых конструкций, методов и средств технического обслуживания, ремонта и диагностирования», раздел 5.5 «Повышение готовности к использованию мобильной сельскохозяйственной техники за счет совершенствования ее технической эксплуатации».
Цель работы. Обоснование методологии повышения эффективности сис
темы технической эксплуатации автомобилей в сельском хозяйстве на основе
инженерно-кибернетического подхода, совершенствования технического диаг
ностирования и формирования рациональной организационно-
производственной структуры системы технической эксплуатации автомобилей
в сельском хозяйстве.
Объект исследования. Система технической эксплуатации автомобилей в сельском хозяйстве
Предмет исследования. Процесс технической эксплуатации автомобилей в сельском хозяйстве.
Научная новизна состоит в:
обосновании стратегии технического обслуживания и ремонта автомобилей в сельском хозяйстве;
инженерно-кибернетическом подходе к разработке основ теории повышения эффективности технической эксплуатации автомобилей в сельском хозяйстве;
способе отбора рационального перечня объектов контроля на основе оценки их безотказности;
методике выбора рационального перечня диагностических параметров на основе оценки их информационной значимости;
теоретическом обосновании способа определения периодичности контроля технического состояния автомобилей в сельском хозяйстве;
регрессионных зависимостях вероятности возникновения отказов в выбранных объектах контроля от пробега;
теоретическом обосновании способа прогнозирования технического состояния автомобилей в сельском хозяйстве;
теоретическом обосновании характеристик ремонтного фонда агрегатов автомобилей в сельском хозяйстве;
установлении взаимосвязи потока требований на ремонт и эффективности функционирования системы технической эксплуатации автомобилей в сельском хозяйстве;
теоретическом обосновании и разработке методики формирования комплекса средств технологического оснащения подразделений по ремонту агрегатов;
- методике оценки эффективности организации производственных про
цессов системы технической эксплуатации автомобилей в сельском хозяйстве.
Практическая значимость результатов исследований заключается в:
предложенной стратегии технического обслуживания и ремонта автомобилей в сельском хозяйстве.
предложениях по прогнозированию технического состояния и определению периодичности контроля автомобилей в сельском хозяйстве;
алгоритмах технического диагностирования автомобилей в сельском хозяйстве;
снижении затрат на повышение уровня готовности автомобилей в сельском хозяйстве к использованию по назначению;
в усовершенствованном методе диагностирования дизельного двигателя на основе «цилиндрового баланса», позволяющем повысить достоверность диагноза;
экспертной системе, для диагностирования дизельных двигателей обеспечивающей сокращение времени на установление диагноза;
- устройстве информирования водителя об износе тормозной накладки
для мониторинга технического состояния автомобилей в сельском хозяйстве
позволяющем повысить ресурс использования тормозной накладки до 98%;
- создание имитационной модели ремонтного производства для оценки
эффективности организации производственных процессов, совершенствования
существующих и формирования новых подразделений по ремонту агрегатов ав
томобилей в сельском хозяйстве;
- разработке методики определения соответствия структур подразделе
ний по ремонту агрегатов объему и техническому состоянию ремонтного фон
да агрегатов автомобилей в условиях сельскохозяйственного производства;
предложениях по разработке комплекса средств технологического оснащения позволяющих сформировать рациональную производственную структуру системы технической эксплуатации автомобилей;
рекомендациях по формированию организационно - производственной структуры, обеспечивающей повышение эффективности производства технического обслуживания и ремонта автомобилей в сельском хозяйстве.
Методы исследования основаны на применении инженерно-
кибернетического подхода, системного анализа, теории управления, теории эффективности, теории вероятностей и математической статистики, теории случайных процессов, математического программирования, теории надежности и технической диагностики.
На защиту выносятся следующие основные положения:
методология исследования и совершенствования системы технической эксплуатации автомобилей в сельском хозяйстве на основе инженерно-кибернетического подхода;
стратегия технического обслуживания и ремонта автомобилей в сельском хозяйстве;
закономерности изменения вероятности возникновения отказов на выбранных объектах диагностирования в зависимости от пробега;
способ отбора рациональной совокупности объектов диагностирования, основанный на оценке их безотказности;
методика выбора рационального перечня диагностических параметров, основанная на оценке их информационной значимости;
способ определения периодичности контроля технического состояния автомобилей в сельском хозяйстве;
способ прогнозирования технического состояния автомобилей в сельском хозяйстве;
предложения по повышению эффективности технического диагностирования автомобилей в сельском хозяйстве;
методика оценки эффективности организации основных производственных процессов системы технической эксплуатации автомобилей в сельском хозяйстве;
- предложения по формированию рациональной организационно-
производственной структуры системы технической эксплуатации автомобилей
в сельском хозяйстве.
Достоверность результатов исследований. Теоретические исследования, проводимые на основе современных математических методов, проверялись аналитическими расчетами с использованием статистических и экспериментальных данных. Идея базируется на обобщении передового опыта в области исследования сложных систем, как в стране, так и за рубежом.
Экспериментальные результаты получены на основе статистических данных подконтрольной эксплуатации автомобилей. Результаты, полученные в ходе диссертационного исследования согласуются с результатами, опубликованными в независимых источниках по тематике исследования.
Выводы и рекомендации подтверждаются согласованием результатов аналитических и экспериментальных исследований с расхождением не более 7%. Проведено сопоставление принципиальных подходов к процессам повышения эффективности системы технической эксплуатации в РФ. Результаты исследования прошли широкую апробацию в печати и на научно-практических конференциях, в том числе международных.
Реализация результатов исследования. Клапан для выключения цилиндров с электрическим приводом для диагностирования дизельных двигателей, экспертная система для диагностирования дизельных двигателей, устройство информирования водителя об износе тормозной накладки для мониторинга технического состояния АСХ, алгоритмы диагностирования систем АСХ, рациональный перечень средств диагностирования внедрены и применяются в хозяйствах Рязанской области, организациях г. Рязани. Теоретические положения диссертации внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО РГАТУ при преподавании дисциплин на кафедре «Техническая эксплуатация транспорта».
Вклад автора в решении проблемы заключается в разработке концепции и формулировании цели работы, определении направлений теоретических и экспериментальных исследований, определении задач и принципиальных методологических и методических положений, организации и проведении комплексных исследований, обобщении положений по повышению эффективности системы технической эксплуатации АСХ на различных этапах выполнения работы: от научного поиска до реализации и подготовке к реализации технических, технологических и управленческих решений при формировании системы технической эксплуатации АСХ и повышении ее эффективности.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований обсуждены на научно-методических конференциях Рязанского военного автомобильного института (1997–2002 гг.), на научно - практических конференциях профессорско-преподавательского состава Рязанского ГАТУ им. П.А. Костыче-ва (2000…2013 гг.), Всероссийской международной конференции Мордовского ГУ имени Н.П. Огарева (2009 г.), Международных научно-технических конференциях Пензенского ГУАС (2009, 2010 гг.), Международной научно-практической конференции Московского ГАУ им. В.П. Горячкина (2009 г.), Международных научно-практических конференциях Владимирского ГУ (2010, 2013 гг.), III Международной научно-практической конференции «Наука – Технология – Ресурсосбережение», посвященной 100-летию со дня рождения профессора А.М. Гуревича Вятской ГСХА (2010 г.), Международной научно -
практической конференции Белорусского ГАТУ (г. Минск – 2013 г.), Международной научно-практической конференции «Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования» Санкт-Петербургского государственного аграрного университета (2013 г.).
Публикации. Основные результаты исследования опубликованы в 2 монографиях, 1 учебном пособии, 70 печатных работах, в том числе: 14 – в изданиях рекомендованных ВАК РФ; 7 – в международных сборниках; 6 – во всероссийских сборниках. Общий объем публикаций составил 78,6 п.л., из них лично соискателю принадлежит 31,45 п.л.
По теме диссертационной работы получено 2 патента РФ на изобретение, 2 патента РФ на полезную модель, 2 свидетельства на программы для ЭВМ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 269 наименований и приложений, изложена на 475 страницах, включая 57 рисунков и 39 таблиц.
Анализ состава и трудоемкости работ в подразделениях осуществляющих техническое обслуживание и ремонт агрегатов автомобилей
Задача формирования рациональной производственной структуры подразделений по ремонту АСХ является сложной задачей, решение которой связано с организацией производственного процесса ремонта и его материального обеспечения. Решение такой задачи связано с обеспечением максимального соответствия структуры производственных ресурсов подразделений по ремонту составу и трудоемкости работ АСХ поступающих в истему ТЭ. Анализ результатов исследований [10,148] показывает, что для эффективного функционирования системы ТЭ качественные показатели, определяющие техническое состояние автомобилей, являются одними из основных.
Для сформирования сбалансированной, наиболее рациональной структуры подразделений по ремонту необходимо знать состав и трудоемкость работ по ремонту агрегатов (узлов) АСХ, т.к. именно трудоемкость и ее распределение по видам работ определяют соотношение отдельных производственных подразделений, участков и рабочих постов.
Недостаток информации, характеризующей вероятное распределение трудоемкости ремонта агрегатов автомобилей в условиях сельскохозяйственного производства может привести к диспропорции использования трудовых ресурсов СТЭ и нарушить сбалансированность их производственных процессов.
Проведенные исследования и практический опыт выполнения ремонтных работ в СТЭ показывает, что величина трудоемкости ремонта агрегата одного и того же типа не бывает одинаковой. Она определяется, прежде всего, номенклатурой и сочетанием узлов и деталей, требующих ремонта. Такой перечень причин, влияющих на трудовые затраты, говорит о том, что заранее эти затраты определить с достаточной степенью точности сложно. Несмотря на это, проектирование СТЭ АСХ, оценка эффективности производства осуществляется исходя из постоянства трудоемкостей.
Влияние различной трудоемкости работ по ремонту на эффективность функционирования элементов производственной системы до конца не исследована.
Кроме того, используемый в настоящее время технологический процесс капитального ремонта агрегатов предусматривает их разборку и дефектацию с обезличиванием деталей. Однако, анализ результатов исследований [10, 40, 148] показал, что при использовании в подразделениях по ремонту агрегатов необезличенного метода ремонта на тупиковых универсальных постах, можно существенно сократить трудоемкость ремонта и уменьшить расход запасных частей.
Таким образом, проектирование подразделений по ремонту агрегатов АСХ, оценка эффективности производства до настоящего времени осуществляется, исходя из постоянства трудоемкости (по усредненным нормативам) без учета качественных и количественных характеристик ремонтного фонда агрегатов. Это может привести к увеличению диспропорций в производстве и снижению производственных возможностей СТЭ АСХ. Следовательно, необходимо проведение дальнейших исследований по оценке влияния характеристик ремонтного фонда на эффективность функционирования элементов производственной системы.
Система ТЭ АСХ - сложная система со всеми присущими ей свойствами и характеристиками.
В соответствии с принципами системного анализа сложные системы исследуются с позиций системного подхода. Системный подход представляет собой совокупность принципов, предопределяющих научную и практическую деятельность при анализе и синтезе сложных объектов.
Так как подразделения по ремонту агрегатов являются подсистемой СТЭ АСХ, то анализ подразделений по ремонту агрегатов сводится к анализу их организационно-производственных структур. Анализ проведенных исследований [10, 27, 40, 148] показал, что организационно-производственная структура подразделений по ремонту АСХ, а также структура их производственных процессов, должна максимально соответствовать возможным технологическим процессам, определяемым структурой и техническим состоянием ремонтного фонда агрега 53
Организационно-производственная структура подразделений по ремонту отражает организационные и технологические особенности их производства и характеризует разделение труда не только между подразделениями, но и между участниками и рабочими местами, группами специалистов, определяет состав и распределение комплекса средств технологического оснащения (КСТО).
Сравнительный анализ существующей структуры трудовых ресурсов и вероятного состава работ по ремонту агрегатов АСХ [10, 27, 40, 148] показал, что распределение производственников по различным видам работ не в полной мере учитывает поток требований на реонт всей совокупности автомобилей и их техническое состояние. Это несоответствие обуславливает возможность возникновения диспропорций производства, снижающих эффективность использования производственных мощностей, и определяет необходимость совершенствования организационно-производственной структуры подразделений по ремонту агрегатов АСХ. Анализ показал, что штатное распределение производственников по видам работ не в полной мере соответствует структуре работ по ремонту изношенных двигателей.
Таким образом, несбалансированность состава трудовых ресурсов и распределения их по производственным подразделениям составу и распределению трудоемкости работ по ремонту агрегатов определяет возможность возникновения диспропорций, следствием которых является снижение эффективности использования производственных мощностей. Вероятность снижения технико -экономических показателей функционирования подразделений по ремонту агрегатов АСХ указывает на необходимость совершенствования их организационно -производственной структуры с учетом возможного объема и состава работ при ремонте агрегатов в условиях сельскохозяйственного производства.
В настоящее время капитальный ремонт агрегатов осуществляется обезличенным методом с полной разборкой независимо от их технического состояния. При этом в процессе разборки, как показывают исследования [27, 40] около 15-20% годных деталей повреждаются (смятие резьбы, разрушение подшипников, забивание торцов валов, излом корпусных деталей и т.д.), что приводит к увеличению трудоемкости ремонта и расхода запасных частей. Сборка агрегатов производится из обезличенных деталей, что в процессе последующей эксплуатации приводит к ускоренному износу сопряженных деталей вследствие нарушения их приработанности.
Выполненными исследованиями [10, 27, 40, 59, 148] установлено, что изношенные агрегаты, поступающие в капитальный ремонт, имеют около 65% исправных деталей и узлов, пригодных для дальнейшей эксплуатации. Это дает возможность ремонтировать не весь агрегат, а проводить ремонт по потребности, т.е. ремонтировать только его предельно изношенные узлы и детали. Необходимость полной разборки агрегатов (узлов), как правило, отпадает.
Таким образом, ремонт агрегатов (узлов) целесообразно производить необезличенным методом на специализированных тупиковых постах. При этом объем ремонта должен определяться фактическим техническим состоянием агрегата, а разборка - только до состояния, обеспечивающего устранение выявленных дефектов и повреждений.
Анализ организации производственных процессов, состава и распределения трудовых ресурсов подразделений по ремонту агрегатов автомобилей показал, что их организационно-производственная структура недостаточно учитывает возможный объем и состав работ по ремонту агрегатов в условиях сельскохозяйственного производства. Кроме того возникают диспропорции за счет того, что пропускная способность технологического оборудования не обеспечивает выполнения в заданные сроки необходимого объема работ.
Следовательно, возникает необходимость исследования вопросов обеспечения адаптации средств труда, к вероятному состоянию ремонтного фонда и разработки рациональных производственных структур подразделений по ремонту агрегатов, способных восстанавливать агрегаты различной номенклатуры.
Решение этих вопросов может быть осуществлено созданием рационального КСТО для различных по назначению рабочих мест. Причем КСТО будет определяться групповыми технологиями. Создание КСТО позволит разработать предложения по формированию рациональной производственной структуры подразделений по ремонту агрегатов АСХ.
Основой организации производственного процесса является технологический процесс ремонта, который является его частью, содержащей действия по изменению и определению технического состояния ремонтируемых машин и оборудования [49]. До настоящего времени для подразделений по ремонту агрегатов АСХ разрабатываются единичные технологические процессы ремонта определенного типа изделия, узла, детали. С появлением экспериментальных данных о характере износа АСХ [10, 27, 40, 148] появилась возможность разработки групповой технологии ремонта агрегатов, узлов и деталей. Однако полученные результаты не доведены до практического применения в целях совершенствования существующих и разработке новых организационно - производственных структур системы ТЭ АСХ.
Способ отбора рациональной совокупности объектов, подлежащих техническому диагностированию
Выбор параметров, подлежащих ТД должен формироваться с учетом задач, стоящих перед контролем ТС. В общем виде система должна определять исправен или неисправен объект контроля и, соответственно, можно или нельзя продолжать эксплуатацию автомобиля, отслеживать динамику изменения ТС автомобиля в целом.
Исследованиями установлено [83, 134, 247], что условием и начальным этапом, предшествующим выбору диагностических параметров, должно быть обоснование состава объектов контроля. Методически выбор объектов для технического диагностирования должен в наибольшей степени отражать всю сумму значимых эксплуатационных факторов. Выбор объектов контроля можно рассматривать как задачу разделения исходного множества R 0 на два непересекающихся подмножества: R 0=RкURн, (2.17) к где R к = (J R - подмножество, состоящее из к объектов, подлежащее 7=1 J техническому диагностированию; Rк= U - подмножество, состоящее из (Р - к) объектов, не подлежа j=к+1 J щих техническому диагностированию; Р - общее число первоначально выделенных объектов диагностирования. Рассмотрим построение методического аппарата отбора объектов, подлежащих техническому диагностированию. Для этого сформируем комплекс критериев отбора таким образом, чтобы он в полной мере опирался на уже созданную информационную базу эксплуатации АСХ в отношении надежности узлов, последствий и возможностей выявления отказов, затрат и условий их устранения. При этом критерии должны отвечать следующим основным требованиям:
1. Критерий должен иметь количественную характеристику.
2. Значения критерия должны определяться достаточно точно без значи тельных затрат средств и времени.
3. Критерий должен базироваться на получаемых при эксплуатации и испы таниях автомобилей исходных данных.
Автомобиль как совокупность объектов диагностирования может быть представлен не единственным образом. Рациональная структура объектов контроля должна обеспечиваться достоверными исходными данными эксплуатации автомобилей в рассматриваемых условиях.
Учитывая сложившуюся систему сбора данных по результатам подконтрольной эксплуатации и испытаний АСХ, автомобиль можно представить как сложную систему, состоящую из отдельных подсистем (двигатель, электрооборудования и др.), которые в свою очередь подразделяются на множество узлов и деталей. Все эти составные части автомобиля представляют собой объекты диагностирования. Структурная модель АСХ представлена на рисунке 2.6.
Применение модели позволит систематизировать исходные данные и на их основе выявить объекты, которые следует диагностировать в первую очередь. В качестве объекта диагностирования рассматривается узел, агрегат или их совокупность, имеющие отказы в эксплуатации.
Для формирования целесообразной совокупности объектов проанализируем информационную базу наиболее значимых факторов, определяющих отбор объектов диагностирования. Структура базы, построенная на основе целевого подхода [43] и анализа опыта эксплуатации и испытаний АСХ, представлена на рисунке 2.7.
Анализ структуры информационной базы (рисунок 2.7) и итеративный перебор количественных оценок позволяет сформировать критерии отбора с учетом предъявляемых к ним требований и перейти к расчету ОД по исходным эксплуатационным данным. В дальнейшем необходимо получить количественные оценки и по выбранным критериям проранжировать их по множеству объектов.
Затем в зависимости от общей суммы рангов, полученной каждым объектом, и последующей оценки результатов ранжирования выявляется совокупность объектов, которую целесообразно диагностировать.
Анализ структуры информационной базы показал, что не по каждому фактору могут быть получены эксплуатационные данные и определен соответствующий критерий, Поэтому для практического использования отобраны лишь два фактора, для которых известно количественное значение и накоплены исходные данные. Для анализа последствий отказов сравниваемых ОД в процессе эксплуатации предлагается использовать критерий В относительной весомости отказа объекта (подсистемы) [43]: где М - количество отказов z -гo OД на пробеге L; п-- - число } -х одноименных отказов і -гo ОД на данном пробеге; К.. - коэффициент влияния ОД на работоспособность автомобиля; З-- - средняя величина заработной платы специалистов ремонтного подразделения при устранении j -го отказа і -гo ОД, руб./чел.-ч; г - средняя трудоемкость устранения j-го отказа z-гo ОД, чел.-ч;С, стоимость заменяемых при / -ом текущем ремонте узлов или деталей (в общем случае ЫМ ), руб.
В таблице 2.3 даны значения коэффициента К-. [181] в зависимости от последствий отказа. Коэффициент характеризует значимость j-го отказа при эксплуатации z-гo ОД и влияние его последствий на работоспособность автомобиля в целом.
Критерий В- характеризует потери времени и удельные материальные затраты на устранение у-го отказа z-гo объекта диагностирования с учетом его влияния на работоспособность АСХ.
В качестве характеристики конструктивной сложности объекта диагностирования предлагается использовать долю отказов неустранимых водителем, при условии наличия запасных частей и отсутствии специального оборудования [43, 80]:
Обоснование выбора показателей эффективности поведения системы технической эксплуатации
При анализе поведения субъектов системы было установлено, что на этапе концептуального моделирования достаточно сложно определить вид свертки различных целевых требований и граничных условий реализации процесса в метасистеме. Последние должны отражать гипотезы поведения субъектов системы, опи 20 0
сывать преследуемые ими цели и быть чувствительными к их достижению в операции.
Основным требованием при выборе показателя эффективности является соответствие показателя цели операции, которая отображается требуемым результатом YТР [108]. Для описания соответствия реального результата Y операции требуемому, формально вводят числовую функцию на множестве результатов операции: которую называют функцией соответствия.
Для того чтобы функция (3.31), определенная на множестве допустимых стратегий поведения системы и ее субъектов, могла рассматриваться в качестве показателя эффективности она должна удовлетворять следующим требованиям: содержательности, интерпретируемости, измеряемости, соответствия системе предпочтений ЛПР [178].
Если результат выражается случайной переменной, то запись Y(u) означает, что распределение Y зависит от стратегии UGU. В этом случае функцию распределения Fu(y) будем записывать с индексом и, так как вид ее зависит от u. Введение в рассмотрение функции соответствия (3.31) позволяет принять ее математическое ожидание в качестве показателя эффективности W(u), в детерминированном случае функция соответствия служит показателем эффективности операции.
Для того чтобы значение W(u) (3.32), определенное на множестве стратегий U могло рассматриваться в качестве показателя эффективности помимо требования соответствия цели А0 операции, оно должно удовлетворять требованию соответствия системе предпочтений ЛПР. 1
Формально, психологические особенности ЛПР можно учесть введением специальной оценочной функции /&(р), отражающей отношение ЛПР к риску. Методы построения функции / по информации 6с рассматриваются в теории принятии решений в условиях неопределенности.
С учетом этого показатель эффективности W(u) есть математическое ожидание оценочной функции:
Показатели, построенные по правилу (3.32), часто называют "объективными", а по правилу (3.34) - "субъективными".
Показатель эффективности W(u) зависит от стратегии (и) и определяется на множестве допустимых стратегий U. В общем виде эта зависимость задается отображением т. е. отображением множества допустимых стратегий U во множество значений показателя эффективности W. Обычно отображение задается в форме определенной математической модели операции.
Показатель эффективности в форме (3.34) является наиболее общим. В зависимости от вида оценочной функции / и функции соответствия p(Y(u),YТP) из (3.34) можно получить различные показатели эффективности.
Если цель носит количественный характер, то в качестве показателя эффективности цели операции, проводимой системой, то может быть принят минимальный результат уа, получаемый с заданной вероятностью а, т. е.
Очевидно, что a = \-F{ya\ где F(y) - функция распределения реального результата проводимой системой операции (случайной величины у(и)).
Решив это уравнение относительно уа, получим
Здесь уаесть обратная функция к функции распределения F(y) при значении аргумента (1-а) (квантиль распределения F(y)). На рис. 3.16 изображена функция распределения результата операции и показан гарантированный результат (переход от (1- а) к уа).
При этом функция соответствия p = F1(l-cc) есть величина неслучайная и ее математическое ожидание, следовательно, равно .
Таким образом, показатель эффективности в форме (3.32) имеет вид Этот показатель обычно называют вероятностно-гарантированным результатом. Требуемый результат косвенно отражает заданный (требуемый) уровень вероятности а (степень гарантии).
Анализ критериев эффективности реализации процесса повышения эффективности системы технической эксплуатации
Решение задачи обоснования принципа выработки концептуального решения по повышению эффективности реализации целевого процесса, в соответствии с ИКМ, неразрывно связано с анализом поведения системы при проведении операции в метасистеме. Поскольку до этапа концептуальных исследований определены система целевых требований и граничных условий, концепции рационального поведения как системы в целом, так и ее субъектов в ходе проведения операции по каждому из них, обоснованы формы моделей показателей, описывающие основные свойства целевого процесса, допустимые преобразования показателей, то для принятия концептуального решения требуется выработать систему критериев его эффективности.
Под критерием эффективности понимают правило, позволяющее сопос 20 3
тавлять стратегии, характеризующиеся степенью достижения цели процесса, и осуществлять направленный выбор) одной из них из множества допустимых [32, 33, 178]. Одним из решающих факторов определяющих достоверность оценки эффективности реализации процесса исследования ТС, является правильность выбора концепции поведения по каждому из показателей и критериев ее оценки. К последним предъявляются следующие основные требования [32, 33, 178, 206]: критерии должны определять некоторый порядок на множестве возможных ситуаций, необходимо, чтобы каждый критерий имел четкий физический смысл, отражая целевое предназначение процесса (системы) в метасистеме и по возможности учитывая интересы последней, взаимодействующих процессов (систем); критерии должны быть чувствительны к изменению целей реализации процесса (системы) в метасистеме, параметров и показателей на множестве которых заданы;
- по возможности критерии должны обладать простотой и наглядностью;
- критерии должны быть пригодны для получения качественных оценок.
В целом по каждому показателю эффективности реализации процесса, критерий может вводиться на основе определенных концепций рационального поведения ТС по целевым требованиям и граничным условиям: пригодности, оптимизации, адаптивизации, которые вместе с определенными формами моделей показателей определяют правило выбора стратегий из множества допустимых. Следовательно, возникают ситуации, когда наличие нескольких критериев эффективности, характеризующих различные стороны реализации целевого процесса системой в метасистеме приводит к необходимости отыскания стратегии, оптимальной по всем критериям одновременно. В практике научных исследований, в зависимости от вида дополнительной информации задача сводится к однокритериальной [32, 33], либо к выделению одного из показателей в виде главного, а остальных в качестве ограничений, либо к представлению обобщенного показателя аддитивной или мультипликативной сверткой, либо к ведению одной из метрик в векторном пространстве частных критериев. Для ТС, обладающих многоцелевым поведением в пространстве и во времени, к которым относятся и рассматриваемая в настоящей работе ТСЭ, показана возможность использования переключающегося (составного) критерия оценки эффективности реализации целевого процесса. Однако, решение задачи выработки концептуального решения невозможно без обоснования форм частных критериев реализации целевого процесса в метасистеме, которые достаточно жестко связаны с концепциями рационального поведения системы в соответствии с основными положениями ИКМ, теорий систем и эффективности [178] разработаны эмпирические рекомендации выбора стратегий реализации целевых требований.
В рамках концепции пригодности рекомендуется выбор стратегии из условия (3.25). Приведем основные критерии пригодности.
Регрессионные зависимости вероятности отказов объектов диагности-рования от пробега
Основной задачей регрессионного анализа является установление вида функции, связывающей функцию отклика с факторами, оказывающими на нее влияние. Уравнения регрессии определяют математические зависимости между переменными физического процесса, поэтому их называют математическими моделями [75, 151].
Выше было указано, что предполагаемая зависимость между переменными описывается полиномом первой и второй степеней. Теперь необходимо выбрать параметры полиномов, чтобы теоретические зависимости наилучшим образом аппроксимировали экспериментальные зависимости.
Общепринятым при решении подобных задач является метод наименьших квадратов, при котором требование наилучшего согласования теоретической зависимости и экспериментальных точек сводится к тому, чтобы сумма квадратов отклонений экспериментальных точек от сглаживающей кривой обращалась в минимум, то есть
Обработка экспериментальных данных проводилась на ЭВМ с использованием пакета прикладных программ Microsoft Office Excel [13].
В результате работы программы были определены коэффициенты моделей и получены регрессионные зависимости вероятности появления отказов на пробеге от 0 до 70000 километров:
Таким образом, проведенные в рамках раздела экспериментальные исследования позволили установить закономерность изменения вероятностей появления отказа на пробеге от о до 70000 километров и разработать на их основе регрессионные зависимости, которые могут быть использованы для прогнозирования технического состояния объектов диагностирования и определения рациональной периодичности их контроля.
Оценка значимости коэффициентов моделей производилась по очереди. При этом проверялись гипотезы Н : (5 = 0 (величина Р не зависит от L), против альтернативной Я .: /? -Ф 0 [68].
Оценка значимости коэффициентов производилась с помощью критерия Стьюдента, записанного в виде следующего альтернативного условия, отвечающего левосторонней критической области: если t опыт t бл (а,к = п-\) - гипотеза Н отвергалась с риском ошибки не более чем 5 %, где t опыт - опытное значение критерия Стьюдента; табл - табличное (критическое) значение критерия Стьюдента;
Полученные результаты однофакторного дисперсионного анализа (таблица 4.4) показывают, что построенные математические модели адекватно описывают изучаемые явления.
Для дополнительной проверки адекватности разработанных моделей был выполнен анализ остатков [68]. Проведенные с помощью программы «Microsoft Exsel» расчеты показали, в ряду остатков отсутствует систематическая составляющая (ряд не имеет закономерности, его элементы случайны), а последовательные остатки независимы между собой, что подтверждает правильность построенных регрессионных моделей. Графики остатков представлены в приложении Б.
Каждый ОД может находиться как в исправном состоянии, так и в неисправных состояниях по причине отказа одного из составных элементов объекта. В п. 2.4 было принято допущение, что при разделении объекта на N элементов и двухальтернативном исходе контроля для каждого из них множество отказов ОД характеризует его как вероятностную систему с конечным множеством состояний, равным числу отказавших его составных элементов, появление каждого из которых характеризуется вероятностью. Вероятность появления отказа объектов определяется по зависимостям (рисунки 4.2 - 4.12). Вероятность исправного состояния определяется как вероятность противоположного события по формуле: где - вероятность исправного состояния объекта диагностирова ния;
Р\р0) - вероятность появления неисправных состояний. С уче ом аксиомы сложения [26, 141], гласящей, что вероятность появления одного из нескольких независимых и несовместимых однородных (принадлежащих к одной группе) событий равна сумме вероятностей этих событий, вероятность Р\р0) принимается равной сумме вероятностей отказов составных элементов объекта диагностирования.
В результате, пренебрегая вероятностями совместного появления отказов и принимая их появление событиями независимыми [39], находим:
Таким образом, вероятности возможных состояний ОД определяются с учетом вероятности отказа объекта и соотношения отказов элементов ОД на данном интервале пробега. 8
При определении параметров, подлежащих диагностированию рассчитывалась информационная значимость каждого контролируемого параметра. Для этого предварительно разработаны структурно-следственные модели объектов на основе оценки их надежности и анализа причинно-следственных связей. Структурно-следственные модели объектов диагностирования представлены в приложении В.
Проведенный анализ структурно-следственных моделей объектов диагностирования позволил однозначно установить перечень диагностических параметров для некоторых агрегатов и систем автомобиля (таблица 4.5).
