Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Анализ технической эксплуатации дорожно-строительных машин 10
1.1 Машинные парки в транспортном строительстве 10
1.2 Систематизация дорожно-строительных машин и их комплектов 15
1.3 Эксплуатационные отказы машин 20
1.4 Оценка существующих систем технического обслуживания и ремонта машин 28
Выводы по главе 33
Глава 2 Синтез системы технической эксплуатации машинных парков 34
2.1 Моделирование операционной структуры технической эксплуатации 34
2.2 Организационные операции 41
2.3 Мониторинг технического состояния машин 48
2.4 Технологические операции 55
Выводы по главе 58
Глава 3 Дистанционная диагностика технического состояния машинного парка 59
3.1 Энтропия технического состояния машины и парка 59
3.2 Определение источников информации и каналов связи 63
3.3 Методика количественной оценки параметров состояния систем агрегатов и узлов 68
3.4 Алгоритм диагностирования дорожно-строительных машин 72
3.5 Экспериментальное исследование дистанционной диагностики 77
Выводы по главе 86
Глава 4 Надежность технической эксплуатации машинных парков 87
4.1 Обоснование и выбор показателей надежности 87
4.2 Методика расчета параметров оптимизации 91
4.3 Концептуальная модель обеспечения надежности технической эксплуатации 94
4.4 Технико-экономическая оценка системы технической эксплуатации машинных парков 106
Выводы по главе 113
Заключение 114
Список литературы 116
Приложение А «Акт внедрения результатов ООО «Восточная техника» 129
Приложение Б «Акт использования в учебном процессе СГУПС» 130
Приложение В «Акт о практическом использовании ОАО «РЖД» 132
Приложение Г «Акт практического использования ОАО «Строймеханизация» 134
- Эксплуатационные отказы машин
- Энтропия технического состояния машины и парка
- Обоснование и выбор показателей надежности
- Технико-экономическая оценка системы технической эксплуатации машинных парков
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Современная транспортная стратегия России характеризуется увеличением объемов грузоперевозок и ростом объемов строительно-монтажных работ. Поэтому более острой становится проблема управления технической эксплуатацией (ТЭ) строительных, дорожных, путевых, транспортных и других машин, их комплектов и систем в целях повышения уровня технического использования машинных парков (МП). Непредвиденные отказы дорожно-строительных машин (ДСМ) могут приводить не только к существенному экономическому ущербу, но и к возникновению чрезвычайных ситуаций. Это обстоятельство вызывает необходимость повышения надежности системы технической эксплуатации машинных парков (СТЭМП), позволяющей оперативно реагировать на изменение состояния машин и эффективность работы всех структурных подразделений эксплуатационных предприятий (ЭП), обеспечивающих техническое обслуживание и ремонт машин (ТО и Р).
Увеличение времени использования машин по назначению может быть достигнуто не только за счет назначения оптимальной периодичности ТО и Р, зависящей от изнашивания отдельных их элементов, но и за счет снижения непредвиденных отказов, возникающих из-за ошибок человека. Вместе с тем, выполняемые в настоящее время теоретические исследования и практические рекомендации по совершенствованию системы ТО и Р, недостаточно полно освещают вопросы минимизации непредвиденных отказов, уделяя основное внимание периодичности технических воздействий.
Все это позволяет считать, что обеспечение надежности технической эксплуатации машинных парков, достигаемой за счет повышения результативности технических, технологических и организационных мероприятий, направленных на поддержание исправного и работоспособного состояния машин, является актуальным.
Степень разработанности темы. Разработке теоретических основ технического сервиса, организации ТО и Р посвящен достаточно большой ряд исследований, из которых наиболее близкие к рассматриваемой тематике провели:
-
А. Зорин, В.Н. Иванов, А.В. Каракулев, Б.Г. Ким, Е.С. Локшин, В.М. Михлин,
-
П. Озорнин, П.В. Привалов, С.В Репин, Р.Ф. Салихов, О.В. Ядрошников и многие другие. Однако системный анализ факторов, определяющих надежность ТЭ, не получил в этих работах подробного освещения. Обусловлено это тем обстоятельством, что непредвиденные отказы, в отличие от прогнозируемых из- носовых, являются случайными и зависят от множества факторов, преимущественно субъективных.
Цель работы. Повышение эффективности использования парков ДСМ за счет обеспечения надежности их технической эксплуатации.
Задачи исследования.
1. На основе анализа эксплуатационных отказов ДСМ обосновать и сформулировать требования к системе технической эксплуатации, обеспечивающие повышение ее надежности.
-
-
Выполнить синтез структурно-ориентированной системы технической эксплуатации машинных парков.
-
Сформировать структуру обобщенной машины и предложить методику оценки полноты информации о техническом состоянии отдельной машины и парка.
-
Создать систему непрерывного мониторинга технического состояния машин, базирующуюся на дистанционной диагностике их предотказного состояния.
-
Разработать концептуальную модель обеспечения надежности технической эксплуатации ДСМ и методику ее количественной оценки.
Объект исследования. Техническая эксплуатация машинных парков дорожно-строительных машин.
Предмет исследования. Методы повышения надежности и безопасности эксплуатации машин, машинных комплектов и систем.
Содержание рассматриваемых в работе вопросов отвечает паспорту специальности 05.05.04 и области исследования по пункту 5 паспорта (Методы повышения долговечности, надежности и безопасности эксплуатации машин ...).
Научная новизна.
-
-
-
В результате анализа и классификации эксплуатационных отказов выявлено перспективное направление совершенствования систем ТО и Р, связанное с обеспечением их надежности.
-
Обоснована операционная структура и разработана модель системы технической эксплуатации машинных парков, требуемая надежность которой достигается введением в систему корректирующих операций, являющихся управляющими факторами.
-
Установлена необходимость и доказана возможность непрерывного мониторинга технического состояния машинных парков, для реализации которого создана система дистанционной диагностики, составлен алгоритм и методика определения предотказного состояния основных агрегатов, систем и узлов ДСМ.
-
Сформирована концептуальная модель многофакторной системы технической эксплуатации с обратной связью, управляемой по обобщенному показателю надежности и разработана методика расчета параметров ее оптимизации.
-
В качестве главного показателя уровня надежности технической эксплуатации впервые введено понятие коэффициента надежности ТЭ, определяющего изменение степени технического использования машинных парков.
Теоретическая и практическая значимость работы состоит в том, что результаты исследования позволяют:
-
создать методологическую основу для количественной оценки надежности систем технической эксплуатации, что открывает возможности для корректировки их эффективности в ходе имитационного моделирования СТЭМП;
-
сократить объем и количество технических воздействий, снизить простой машин за счет раннего обнаружения предотказного состояния и оперативного планирования способа, времени и места проведения ТО и Р;
-
повысить эффективность эксплуатации машинных парков на основе максимального использования ресурса критичных по изнашиванию элементов машин;
- использовать их в учебном процессе при изучении дисциплин, связанных с технической эксплуатацией ДСМ.
Методология и методы исследований. Методологической основой исследований является совокупность необходимых для системного анализа технической эксплуатации моделей: операционной структуры; обобщенной ДСМ; структурно-диагностической схемы; обеспечения надежности. Адекватность моделей подтверждена численными и натурными экспериментами с использованием методик расчета: параметров оптимизации; предотказного состояния машин; технического использования машинного парка; уровня надежности.
Методы исследований включают: анализ и обобщение предшествующих работ; математическое и физическое моделирование; методы теории надежности, вероятности и планирования эксперимента; информационные технологии.
Положения, выносимые на защиту.
-
-
Операционная структура технической эксплуатации машинных парков содержит основные и корректирующие технические, технологические и организационные операции, влияние которых на надежность системы ТЭ осуществляется по схеме структурного резервирования.
-
Двухуровневая структурно-диагностическая модель обобщенной машины содержит семь основных систем и агрегатов первого уровня, полнота информации о которых определяется уменьшением энтропии технического состояния.
-
Методика определения предотказного состояния элементов машин базируется на расчете их остаточного ресурса и реализуется с использованием системы дистанционной диагностики и алгоритма, обеспечивающего контроль состояния ДСМ по 26 параметрам.
-
Модель обеспечения надежности технической эксплуатации представляет собой управляемую систему с обратной связью, в которой корректирующие операции выполняют роль параметров оптимизации, определяющих уровень надежности системы и диапазон изменения коэффициента технического использования машинного парка.
Степень достоверности научных результатов, выводов и рекомендаций подтверждается использованием апробированных методов теоретических и экспериментальных исследований, достаточным объемом и сходимостью результатов натурных испытаний и положительным опытом внедрения в практическую деятельность рекомендаций по обеспечению надежности технической эксплуатации.
Реализация работы. Основные результаты приняты к внедрению в ОАО «Восточная техника» (официальный дистрибьютор фирмы Caterpillar); в Дирекции по ремонту и эксплуатации путевых машин Западно-Сибирской железной дороги (филиал ОАО «РЖД»); в ООО «Строймеханизация» и используются в учебном процессе при изучении дисциплин «Техническая эксплуатация Т и ТТМО», «Техническая диагностика», «Современные проблемы и направления развития технической эксплуатации Т и ТТМО» для подготовки бакалавров и магистров по направлению 190600 - Эксплуатация транспортно- технологических машин и комплексов.
Апробация работы. Основные результаты доложены на V научно- технической конференции «Наука и молодежь ХХ! века» (Новосибирск, 2007); 6-ой международной научно-технической конференции «Проблемы качества машин и их конкурентоспособности» (Брянск, 2008); международной научно- практической конференции «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте 2010» (Одесса, 2010); конференции с участием иностранных ученых «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды» (ИГД СОРАН, Новосибирск, 2010); IX научно-технической конференции «Наука и молодежь XXI века» (Новосибирск, 2010); VII Всероссийской научно-технической конференции «Политранспортные системы» (Красноярск, 2010); международной научно-практической конференции «Инновационные факторы развития Транссиба на современном этапе» (Новосибирск, 2012).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе 3 работы в изданиях, внесенных в перечень ВАК РФ, 2 работы в зарубежных изданиях. Получено положительное решение о выдаче патента на полезную модель «Система мониторинга технического состояния транспортного средства» от 04.10.2012 г.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, четырех приложений и содержит 135 страниц текста, 21 таблицу, 41 рисунок и список использованной литературы из 132 наименований.
Эксплуатационные отказы машин
Экономическая эффективность производственной деятельности предприятия транспортного строительства в значительной мере зависит от применения машин по назначению, выбранных режимов их работы, технического состояния и надежности. Эти факторы оказывают существенное влияние на исправное состояние машин, при котором они соответствуют всем требованиям технической документации.
Однако при использовании машин по назначению, транспортировании, хранении, ТО и Р неизбежно возникают отказы, которые можно объединить в три группы, как это показано на рисунке 1.2 [99].
Аварийные отказы, связанные с наездами, столкновениями, опрокидыванием и т.д., большей частью обусловлены человеческим фактором.
Аварийные отказы, связанные с наездами, столкновениями, опрокидыванием и т.д., большей частью обусловлены ошибками человека (человеческим фактором). Совершенно ясно, что в целях снижения числа аварийных ситуаций необходима разработка организационно-технических мероприятий, связанных как с подбором кадров исполнителей, так и с их обучением.
Внезапные отказы, к которым относится деформация элементов машин и хрупкое, вязкое или усталостное разрушения, в большинстве своем являются явными, так как вызывают искажение формы, размеров или приводят к излому. Характерные признаки дефекта позволяют определить его вид, провести анализ причин возникновения и разработать способы их устранения при дальнейшей эксплуатации машины [7,15, 57].
Более сложной является задача прогнозирования и профилактики постепенных отказов, обусловленных механическим, коррозионно-механическим, молеку-лярно-механическим или электроэрозионным изнашиваниями поверхностных слоев трущихся тел [73, 121].
При изнашивании определить вид дефекта без разборки узла не представляется возможным. А так как подавляющее большинство отказов обусловлено именно изнашиванием, то на их анализе, имеющем своей целью совершенствование системы ТО и Р (СТОР), следует остановиться подробнее.
Интенсивность изнашивания пар трения зависит от свойств материала деталей, технологической подготовки поверхностей и их качества, а также от условии эксплуатации - нагрузки, температуры, смазки и др. При постоянных условиях трения имеют место три стадии процесса изнашивания: приработка, период установившегося режима и катастрофический износ. После приработки поверхностей в парах трения устанавливается равновесная шероховатость, характерная для заданных условий, которая в дальнейшем не изменяется и воспроизводится в процессе трения [53,113]. Особое внимание следует обратить на то обстоятельство, что исходная шероховатость не оказывает заметного влияния на равновесную шероховатость пар трения [113].
Практически все узлы машин подвержены внезапным и постепенным отказам, обусловлены изнашиванием, причем относительное количество и время их износа может быть существенно различным. В качестве иллюстрации на рисунках 1.3, 1.4 приведены диаграммы отказов путевых машин в ПРММ ст. Чулымская и большегрузных самосвалов Нерюнгринского разреза.
Анализ приведенных диаграмм показывает, что отказы систем, агрегатов и узлов машин в различных парках носит случайный характер. Так как это обстоятельство существенно затрудняет прогнозирование вероятности их возникновения, то при моделировании СТЭМП в первом приближении может быть принято допущение о равной вероятности отказов основных узлов машин. Но так как для конкретного МП необходимо минимизировать отказы «слабых звеньев», то при прогнозировании обслуживающих воздействий следует ввести их ранжирование по времени безотказной работы, показателем которой может служить линейная интенсивность изнашивания [113]
При износе машины происходит ухудшение ее начальных параметров, причем разные параметры, как это следует из таблицы 1.8, изменяются в процессе эксплуатации с неодинаковой скоростью. Чтобы оценить потерю работоспособности машины в целом, надо установить зависимость между износом, сроками службы отдельных узлов и ее выходными параметрами. Так как в процессе эксплуатации машина подвергается различным видам технических воздействий, то ее износ может быть оценен с двух основных позиций [91]:
- по суммарным затратам времени и, соответственно, средств для восстановления утрачиваемой работоспособности, характеризующим долговечность машины;
- по вероятности сохранения начальных параметров машины в допустимых пределах в течение заданного периода эксплуатации, позволяющей оценить ее безотказность.
Комплексными показателями эксплуатационной надежности машин, одновременно характеризующими безотказность, долговечность и ремонтопригодность являются коэффициент готовности кг и коэффициент технического использования кТи, учитывающий все простои, связанные с ТО и Р [31, 55,90]. Следовательно, безотказность и долговечность можно рассматривать как показатели качества технической эксплуатации машинного парка. Одной из задач, связанных с повышением качества ТЭ является выбор факторов, влияющих на интенсивность изнашивания, и разработка методов их корректировки.
Уже в 1935 г. В. П. Горячкин указывал на необходимость расчета машин «на изнашивание, удобство ухода и ремонта» [110]. Исследованию проблемы старения машин, связанного с их износом, посвящены работы И. В. Крагельского [53, 54], Д. Н. Гаркунова [13, 14], Д. Мура [23], А. В. Чичинадзе [114], А. И.-Сели-ванова [101], М. М. Хрущова, М. А. Бабичева [119], Н. М. Михина [73] и многих других специалистов и ученых. Периодичность ТВ, сроки службы агрегатов, узлов и деталей машин, нормы их расхода, технические условия и другие материалы по ТО и Р — все это основано, главным образом, на результатах износных испытаний новых или отремонтированных машин. Но это общепринятый подход. Вместе с тем, проведенные исследования показали, что при эксплуатации машин довольно часто наблюдаются отказы, вызываемые нарушением технологических процессов ремонта, сборки и обслуживания, которые могут достигать 50-60% и более. На рисунке 1.5 представлена диаграмма причин выхода из строя сложного современного оборудования и механизмов, построенная на основе статистических данных CAT.
Аналогичная ситуация наблюдается и при анализе отказов путевых машин ПРММ ст. Чулымская ЗСЖД за 2010 г.
Как следует из приведенных диаграмм, человеческий фактор оказывает существенное влияние на рост количества отказов при неквалифицированном воздействии на объект, причем доля таких непредвиденных отказов примерно в два раза превышает общий объем износовых отказов. Поэтому в схему группирования отказов, приведенную ранее (см. рисунок 1.2), должны быть внесены изменения.
В общем случае основные факторы, приводящие к отказам машин, можно представить в виде некоторой интегрированной системы, включающей в себя технические, технологические и организационные причины отказов, классификация которых приведена на рисунке 1.6 [18, 20, 45, 65, 83].
К организационным причинам отказов следует, прежде всего, отнести несвоевременные ТО и Р, связанные с погрешностями в расчете времени безотказной работы отдельных систем и механизмов. Так же это касается замены эксплуатационных материалов, фильтров, подтяжки креплений и др.
Особое место занимает периодичность диагностирования, так как незамеченный во время развивающийся дефект может иметь серьезные последствия. Все эти причины характерны для «слабого» ЭП. Определение «слабое» носит условный характер, смысл которого заключается в недостаточном обеспечении технологического процесса ТО и Р станками, стендами, приспособлениями, приборами, технической документацией, использованием новых перспективных технологических процессов, исполнителями и др.
Энтропия технического состояния машины и парка
Выбор и определение количества необходимых источников информации о техническом состоянии машины, а также расчет количества информации, необходимой для постановки диагноза, выполняются с использованием структурно-диагностической схемы.
На рисунке 3.1 приведена соответствующая обобщенной ДСМ структурно-диагностическая схема, каждый из элементов которой является источником диагностической информации. Так как основной задачей мониторинга является определение момента наступления предотказного состояния агрегата или функциональной системы, то вполне достаточным будет рассматривать структурно-диагностическую схему обобщенной машины как двухуровневую, состав элементов которой приведен в таблице 3.1. Увеличение количества уровней может осложнить проведение экспресс-диагностирования и чрезмерно увеличить его стоимость.
Первый уровень, который может быть обозначен как система Y, включает в себя силовые агрегаты, устройства управления и сигнализации с возможными состояниями уь у2...Уш (m=7). Узлы и механизмы входят в состав системы X с возможными состояниями X], Х2-..ХП (п=26).
Постановка диагноза «машина исправна-неисправна» может быть достигнута уже на первом уровне, в состав которого входят 7 агрегатов и устройств. При этом под неисправностью понимается достижение каким-либо параметром состояния предельного значения, за которым следует отказ системы.
Однако такой подход наталкивается на очевидные трудности. Прежде, всего, оценка неисправности системы или агрегата не всегда может быть выполнена по одному диагностическому параметру, что вызывает необходимость использования нескольких измерительных приборов. Кроме того, агрегаты имеют различные вероятности безотказной работы, расчет или назначение которых в рассматриваемом случае имеет субъективный характер.
Эти недостатки устраняются при использовании второго структурного уровня, содержащего узлы и механизмы, т. к. неисправность любого из них однозначно указывает на предотказное состояние системы [11].
При равных возможностях узлов и механизмов быть причиной неисправности машины энтропия ее технического состояния будет максимальной
Диагностирование машины с заданной глубиной поиска дефекта предусматривает последовательную ее проверку по уровням, которые могут рассматриваться как зависимые системы Y (I уровень) и X (II уровень). Если система X примет состояние Xj, то условная вероятность что система Y примет состояние yj будет иметь вид
Условная энтропия зависит от состояния системы X и может принимать различные численные значения. Умножая каждую условную энтропию (3.3) на вероятность соответствующего состояния pi, получаем полную условную энтропию, как сумму этих произведений
В таблице 3.2 приведены результаты расчета энтропии обобщенной транс-портно-технологической машины. Как видно из приведенной таблицы, расхождение с первоначальным расчетом энтропии составляет всего 0,06%, что говорит о хорошей сходимости результатов.
Так как каждую машину в парке можно рассматривать как независимую систему, то энтропия машинного парка Н(МП) будет равна сумме энтропии всех входящих в его состав машин
Необходимо отметить, что увеличение количества элементов второго уровня, а также добавление в структурно-диагностическую схему дополнительных уровней, не оказывают принципиального влияния на характер изменения энтропии машины.
Обоснование и выбор показателей надежности
Надежность является одной из важнейших характеристик качества технической системы, определяющих совокупность признаков, позволяющих позиционировать ее относительно других систем. Показатели надежности машин обеспечиваются при разработке и изготовлении, а реализуются и поддерживаются при технической эксплуатации.
Общепринятым является подход к проблеме обеспечения эксплуатационной надежности, при котором процесс эксплуатации рассматривается как совокупность «человек-машина-среда». Следовательно, эксплуатацию можно рассматривать как организационно-техническую систему со специфическими показателями ее надежности. Тем не менее, эти показатели должны соответствовать принятым в теории надежности - безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости [44, 85, 118].
Определяющим показателем надежности ТЭ является безотказность, характеризуемая способностью каждой операции (компонента) поддерживать исправность ДСМ в течение заданного промежутка времени.
Под долговечностью следует понимать возможность сохранения эффективности реализации всех технических, организационных и технологических операций в течение их жизненного цикла.
Ремонтопригодность может трактоваться следующим образом: сформированная концепция ТО должна быть доступна для корректировки всех операций.
Показатель сохраняемости применим к ТЭ в полной мере, поскольку .разработанные ранее операции, находясь в состоянии ожидания, не должны терять своей актуальности в течение жизненного цикла системы и могут быть реализованы в любой произвольный момент времени.
Основная задача, которую следует решить при переходе к количественной оценке показателей надежности, необходимо сформулировать при выборе стратегии ТЭ. Подавляющее большинство операций известно и используется в той или иной форме при реализации различных СТОР. Следовательно, моделирование СТЭМП заключается в формировании набора операций и выборе способа их взаимодействия. При этом следует иметь в виду то обстоятельство, что процесс ТО и Р физически осуществлен и перед нами стоит задача его оптимизации.
Для поиска оптимальных решений наиболее приемлемым можно считать метод Бокса-Уилсона [130]. По существу речь идет о численном эксперименте, проводимом на математических моделях, что открывает возможности для получения новых сведений о СТЭМП и разработки практических рекомендаций для ее реализации. При создании новой или совершенствовании существующей стратегии ТЭ такой подход представляется предпочтительным.
Оптимальные условия для выбора и группирования компонентов модели можно задать при проведении эксперимента. Следует отметить, что анализ самого объекта, которым является ТЭ, не представляется целесообразным, так как в ходе реализации объект сам становится экспериментом, по окончании которого только и можно зафиксировать, достигли мы поставленной цели или нет. В такой ситуации именно численный эксперимент позволяет определить оптимальные условия, необходимые для совершенствования стратегии ТЭ, характеризующейся не только количеством и видом компонентов, но и способом их соединения, то есть взаимодействия.
По существу, поиск оптимальных условий реализации отдельных операций или их групп - периодичности, времени, места, способа выполнения и других по-казателей, является одной из главных задач, возникающих при разработке как самой СТЭМП, так и входящей в ее состав СТОР.
Используя подход, предложенный в [3], для описания СТЭМП можно воспользоваться представлением о ней как о системе, называемой «черным ящиком», приведенной на рисунке 4.1.
Стрелки слева отображают воздействия на систему возмущающих факто 89 ров, а стрелки справа представляют собой количественные характеристики йссле дуемой системы и могут рассматриваться как параметры оптимизации. В общем случае связь между параметрами оптимизации и факторами может быть описана функцией отклика Дискретные значения (уровни), которые могут принимать факторы, определяют возможные состояния системы. Их число можно найти, если количество уровней возвести в степень количества факторов. Например, система с шестью факторами, каждый из которых имеет низкий, средний и высокий уровни, может находиться в 729 состояниях.
Существенный перебор вариантов вызывает естественный вопрос о количестве и наполнении операций, необходимых для включения в СТЭМП. Фактически, возникает задача планирования экстремального эксперимента, предполагающего поиск оптимальных условий функционирования системы.
Представим далее алгоритм формирования и реализации концепции ТЭ следующем виде:
- на основе априорной информации разрабатывается концептуальная модель СТЭМП;
- производится выбор параметров оптимизации;
- выполняется математическое описание элементов модели;
- в ходе эксперимента осуществляется оптимизация модели;
- реализация конкретной стратегии поддерживается практическими рекомендациями;
- для получения и оценки отклика на воздействие отдельных факторов (операций) или их группу предлагается организация обратных связей;
- обеспечение требуемой надежности ТЭ, заключающееся в корректировке отдельных операций;
- оценка экономической эффективности принятых решений.
Характеристика цели является параметром оптимизации и задана количественно. Она является откликом на воздействие корректирующих операций, которые определяют поведение системы. Процесс ТЭ достаточно сложен и требует учета многих факторов. Однако для поиска оптимального решения необходимо выбрать обобщенный параметр оптимизации, представляющий собой функцию от множества характеристик. Но в любом случае набору значений корректирующих операций ставится в соответствие только одно значение параметра оптимизации.
Корректность постановки задачи определяется следующим обязательным моментом: параметр оптимизации должен оценивать эффективность функционирования системы в заданном значении. Показатель эффективности перестает быть константой и меняется в процессе накопления информации и в зависимости от достигнутых результатов.
Еще одно необходимое условие для параметра оптимизации - полнота или универсальность, под которой мы будем понимать его способность полностью описывать какую-либо операцию. Можно отметить, что показатели безотказности не в полной мере универсальны, потому что экономические факторы не подлежат учету. Обобщенные же параметры оптимизации будут универсальны, так как базируются на некотором количестве частных параметров, например, безотказности и экономической эффективности.
Последующий анализ результатов исследования предполагает введение параметра оптимизации, имеющего физический смысл. Полагаем, что именно параметры максимума надежности технической эксплуатации (НТЭ) или минимума затрат и могут выступить в качестве оптимизационных при разработке концепции технической эксплуатации.
Технико-экономическая оценка системы технической эксплуатации машинных парков
Условия рыночной экономики диктуют необходимость и целесообразность разработки и внедрения новых методов управления работоспособностью парков ДСМ. Предлагаемые системы ТО и Р должны способствовать повышению доходности предприятий за счет проведения организационно-технических мероприятий предупредительного и ремонтного характера в более короткие сроки и с наименьшими трудовыми и финансовыми затратами. Поэтому в производственной деятельности перед предприятиями ЭП, имеющими парки таких машин, встает задача выбора стратегии управления техническим состоянием МП с целью экономии финансовых, материальных и трудовых ресурсов. В настоящее время нет единой точки зрения по вопросу выбора критериев, определяющих экономическую эффективность работ по ТО и Р.
Чаще всего такая эффективность оценивается путем определения затрат на простой машин в ремонте и оценки фактической трудоемкости по сравнению с нормативной, рекомендуемой ППР.
По существу, критерием эффективности функционирования МП является минимум затрат на обслуживание и ремонт машин СТОР- Однако часто к моменту планового проведения технического воздействия отдельные узлы и детали не требуют выполнения профилактических работ. В этом случае предприятие несет издержки Сир, связанные с недоиспользованным ресурсом машины. Если техническое воздействие выполняется слишком поздно, то возможно возникновение издержек Спо связанных с поздним обнаружением дефектов.
Величина Стор определяется как сумма затрат на техническую эксплуатацию машин в случае позднего обнаружения дефектов Спо и затрат Спр, характеризующих недоиспользование ресурса машины. В общем случае целевая функция затрат имеет вид [70]:
Практика ТЭ показывает, что плановые ТО и Р, выполняемые до наступления отказа, чаще всего имеют трудоемкость в 3-5 раз меньшую, чем ремонт после наступления отказа. СТЭМП не предусматривает отход от выполнения планово-профилактических работ, но она допускает возможность увеличения ресурса отдельных узлов и агрегатов по сравнению с планируемым их ресурсом в ППР. Известно, что стоимость ремонтных работ возрастает с увеличением срока службы машины, поэтому важным моментом является непрерывный мониторинг фактического технического состояния с использованием дистанционного диагностирования как информационного ресурса о появлении признаков изменения техниче 108 ского состояния машины, предшествующих возникновению отказа.
По результатам оценки технического состояния машин принимается решение о необходимости проведения ТВ в необходимом объеме и об экономически целесообразном сроке службы машин в целом. При этом, опираясь на принцип вариационности, учитываются такие факторы как: производительность; стоимость машины до и после ремонта; затраты на эксплуатацию и др.
Известно, что различные стратегии и системы ТО и Р в конечном итоге влияют на общий срок службы ДСМ определенной стоимости, а, следовательно, на величину дохода от их эксплуатации. В начальный период эксплуатации, еще при отсутствии износа основных элементов и агрегатов, машина может принести предприятию наибольший доход. В дальнейшем, с увеличением срока службы машин, в результате изнашивания отдельных элементов и влияния различных природно-климатических факторов происходит снижение интенсивности чистого дохода от ее эксплуатации.
Проведем экономическую оценку СТЭМП. Анализ показывает, что при ее сравнении с ПНР динамика интенсивности чистого дохода от эксплуатации машин должна существенно измениться в сторону увеличения. Очевидно, что более интенсивные ТВ, в том числе непрерывный мониторинг технического состояния с применением дистанционного и более глубокого диагностирования, увеличивает безотказность работы ДСМ. Как и прежде, принимаем допущение о том, что ПНР обеспечивает с большим запасом ресурс всех элементов машин и гарантирует нормальную работу техники до первого капитального ремонта в течение 8 лет.
В основу расчета экономической эффективности положена себестоимость одного часа эксплуатации машин См.,„ составляющая в УМ-3 ОАО «Строймеха-низация» г. Новосибирск, в среднем 1400 руб/маш.-ч (в ценах 2010 г.), а также доля затрат в составе себестоимости на ТО и Р, то есть удельная стоимость ТО и Р -СУд.. По данным бухгалтерии предприятия затраты по статье Суд составляют в составе себестоимости в среднем 180 руб/маш.-ч.
Годовые и общие затраты для полученных в разделе 4.3 значений кнтэ при условии сокращения времени ТО и Р и увеличения наработки, т.е. при кнтэ, при 109 ведены в таблице 4.5.
Для среднестатистических значений составляющих формулы (4.14),( полученных по данным УМ-3, могут быть рассчитаны значения дополнительного дохода и определен экономический эффект от внедрения СТЭМП (приложение Г). В таблице 4.7 приведены максимальные значения дополнительного производительного времени МП, дополнительного дохода и экономического эффекта (показатель Р=2).
Аналогичные результаты получены и для случая, когда при неизменном времени простоев в ТО и Р увеличивается только наработка, то есть при показателе (В = 1, то есть можно считать, что за показатели эффективности СТЭМП могут быть приняты их средние величины и, в первую очередь, средний годовой экономический эффект в расчете на одну машину ЭМ. Основные показатели эффективности СТЭМП - коэффициент надежности, коэффициент технического использования МП и годовой - приведены в таблице 4.8.
Величина приведенного в таблице 4.8 годового экономического эффекта зависит от начальной надежности ТЭ и количества машин в парке, то есть факторов, позволяющих прогнозировать необходимость разработки и использования корректирующих операций.
Следует также обратить внимание на то обстоятельство, что расчет экономического эффекта выполнен на основе среднегодовых затрат, которые будут возрастать от минимума в начале эксплуатации до максимального значения в конце срока службы машины. Соответственно, в такой же пропорции будут снижаться доходы, что может быть учтено в расчетах по зависимости (4.12).
Таким образом, результаты расчетов показывают, что ППР в современных условиях приводит к дополнительным издержкам. Более эффективной представляется СТЭМП, при реализации которой существенно снижается удельная трудоемкость ТО и Р, предусматривающая проведение ремонтно-профилактических воздействий в соответствии с фактическим техническим состоянием ДСМ, определяемому по результатам непрерывного мониторинга, что позволит ЭП в итоге снизить издержки на эксплуатацию техники.
Эффективность результатов исследования подтверждается актами их внедрения и практического использования, приведенными в четырех приложениях.
Похожие диссертации на Обеспечение надежности технической эксплуатации машинных парков в транспортном строительстве
-
-
-
-
