Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 6
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ 9
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ
РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ ПРОФИЛАКТИКИ АТС. ОСНОВНЫЕ
НАПРАВЛЕНИЯ И ЗАДАЧИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ 12
1.1. Проблема управления надежностью и эффективностью
автомобильного транспорта 12
1.2. Методы проектирования технологии обеспечения
надежности и эффективности системы профилактики АТС 16
1.3. Исследование методов информационного и нормативного
обеспечения 26
1.4. Исследование методов моделирования системы профилактики
как системы массового обслуживания 31
1.5. Исследование процесса восстановления и стратегий замен
элементов оценки их характеристик 35
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ
ПРОФИЛАКТИКИ АТС 41
2.1. Модели проектирования многоступенчатой технологии
профилактики АТС ..... 41
2.1.1. Исследование и разработка логика - множественной модели
механизма формирования многоступенчатой технологии
профилактики АТС 44
2.1.2. Алгоритм формирования номенклатуры наименований
технологических операций в ступени профилактик 48
2.1.3. Алгоритм формирования разновидностей технических
воздействий 50
2.1.4. Алгоритм ф ормирования номенклатуры элементов
в РТВ и расчет их потребности за LHnB... 51
2.1.5. Модель календарного планирования РТВ 56
2.2. Моделирование процесса восстановления автотранспортных средств 65
Ведущая функция 66
Параметр потока отказов 67
Модели процесса восстановления 68
Модель простого процесса восстановления 68
Модель общего стационарного процесса восстановления 69
Модель обшего нестационарного процесса восстановления k-го процесса..69
Графо-аналитический метод расчета характеристик
процесса восстановления 72
Численные методы 72
Расчет характеристик процесса восстановления k-го порядка 78
2.3. Стратегии восстановления 82
Стратегия 0: по потребности 85
Стратегия 1: регламентная 86
Стратегия 2: периодическая 89
Стратегия 3: групповая 90
ГЛАВА 3. СТАТИСТИСТИЧЕСКИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ ОЦЕНКИ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ
АТС 92
3.1. Отказ. Классификация отказов. Закономерности распределения
отказов 94
3.1.1. Классификация отказов 94
3.2. Оценка надежности 97
3.2.1. Плотность распределения вероятностей непрерывной,
случайной величины 100
Числовые характеристики случайных величин 100
Законы распределения случайных величин 101
Нормальный закон 101
Логарифмически-нормальный закон 104
Экспоненциальный закон 105
Закон Вейбулла-Гнеденко 106
Распределение х1 ~ Пирсона 106
Статистические модели оценки надежности АТС ПО
Количественные показатели надежности 112
3.4.1. Безотказность. Оценка безотказности 112
Вероятность безотказной работы 114
Интенсивность отказов 121
Параметр потока отказов 123
Наработка на отказ 126
Долговечность. Оценка долговечности 126
Ремонтопригодность 128
3.4.3.1. Показатели ремонтопригодности 129
3.4.3.1.1. Методика оценки показателей
ремонтопригодности 131
Оценка комплексных показателей надежности 133
Технология информационного обеспечения системы профилактики
АТС 136
3.6.1. Технология формирования ЛУТВ 137
Формирование ЛУТВ в этапах 1 и 2 139
Формирование ЛУТВ на этапах 3 и 4 140
Базы данных в АСИО системы профилактики АТС 140
Система кодирования в системе информационного обеспечения 141
Прикладное программное обеспечение СИО 141
Технология ввода и корректировки информации 142
ГЛАВА 4. ТЕХНОЛОГИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО И НОРМАТИВНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ ПРОФИЛАКТИКИ
АТС 145
4.1. Внутренние и внешние факторы, влияющие на изменение
технического состояния АТС в условиях эксплуатации
Сибири и Крайнего Севера 145
Внутренние факторы изменения технического состояния 145
Внешние факторы изменения технического состояния 146
4.2. Выборка. Определение объема выборки 152
4.2.1. Алгоритм определения объема выборки 153
4.2.2. Минимальный объем выборки No 154
4.3. Модель оценки оптимального ресурса АТС 155
4.3.1. Методика расчета "Ь" кривой переменных затрат Спн(Т) 162
ГЛАВА 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ
ПРОФИЛАКТИКИ АВТОМОБИЛЕЙ 172
5.1. Технология обеспечения эффективности управления
системой профилактики АТС как системы массового обслуживания (СМО).... 172
Законы распределения случайных дискретных величин 174
Характеристики случайных дискретных величин 177
Модель оптимизации системы профилактики АТС 179
Методика расчета технико-экономических критериев
оптимизации системы профилактики АТС 196
ЛИТЕРАТУРА 200
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 215
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 283
КЛЮЧЕВ
L2 — подмножество (массива L0) значений
периодичности замен элементов,
лимитирующих надежность автомобиля; Lmin — минимальное значение массива L0; Lmax — максимальное значение массива L0;
номинальное значение периодичности;
dl — длина промежутка;
z — вводимое количество интервалов
группирования;
N — количество элементов автомобиля;
L3 — множество значений периодичности
группы технических воздействий;
Led — длина единичного интервала;
Lss — среднесуточный пробег;
SR — множество шифров элементов АТС;
Lipv — интервал периодического
восстановления, равный интервалу наработки
автомобиля от одного совпадения всех
ступеней профилактики до следующего их
совпадения;
Сзч — стоимость запчастей;
Стз — стоимость трудовых затрат;
Kipv — число единичных интервалов;
al,b,A — вспомогательные массивы;
Lrtv — периодичности РТВ;
Crtv — годовая стоимость РТВ;
Nrtv — количество РТВ за год;
Lr — годовой пробег автомобиля;
Стр — тарифная ставка операции;
Тр — трудоемкость операции;
прр — количество ремонтных рабочих;
См — стоимость материалов;
Спр — потери за время простоя при
ожидании и выполнении работ РТВ;
Сч — часовая выработка автомобиля;
tnp — время на ожидание и выполнение работ
РТВ;
Сво — затраты на устранение внезапных
отказов;
Nmji — количество требований на замену
по отказу элемента АТС;
h(L) — параметр потока отказов элемента
автомобиля;
P(L) — вероятность безотказной работы
элемента АТС;
АРМ - автоматизированное рабочее место
АРМД - автоматизированное рабочее место
диспетчера
JE СЛОВА
АСИО - автоматизированная система
информационного обеспечения АСОУ ТО и ТР
- см. АСОУП ТО и ТР;
АСОУП ТО и ТР - автоматизированная система
оперативного управления производством ТО и
ТР;
АСУ - автоматизированная система
управления;
АСУП - АСУ производством;
АТП - автотранспортное предприятие;
АТС - автотранспортное средство;
БД- база данных;
ДУА - детали, узлы, агрегаты;
КПОПАТ - Красноярское производственное
объединение пассажирского автотранспорта;
КДУА - классификатор деталей, узлов,
агрегатов;
КОН - классификатор отказов и
неисправностей; '
КР - капитальный ремонт;
КУА - классификатор узлов, агрегатов;
ЛУТВ - листок учета технических воздействий;
МТС - материально-техническое снабжение;
НСИ - нормативно-справочная информация;
НТД - нормативно-техническая документация;
НТ и КД - нормативно-техническая и
конструкторская документация;
ОЗУ - оперативно запоминающее устройство;
ОПП - оперативное планирование
производства;
ОУП - оперативное управление производством;
ОФ - оборотный фонд;
ПО - программное обеспечение;
ППР - планово-предупредительный ремонт;
РТВ - разновидность ТВ;
РТР - разновидность ТР;
СИО - система информационного обеспечения;
СМО - система массового обслуживания;
СО - сезонное обслуживание;
СОИ - система обработки информации;
СПО - системное ПО;
СППР - система планово-предупредительных
ремонтов;
ТМО - теория массового обслуживания;
ТВ - техническое воздействие;
ТО - техническое обслуживание;
ТО и Р - техническое обслуживание и ремонт;
ТП - технологический процесс;
ТР - текущий ремонт;
ТЭА - техническая эксплуатация автомобилей;
ЦАРМ - центральное АРМ;
ЦУП - центр управление производством;
Введение к работе
В настоящее время развитие транспорта общего пользования осуществляется по направлениям, предусматривающие реализацию отраслевой программы. Проводится акционирование и приватизация предприятий транспортно-дорожного комплекса. Реализуется созданная программа подготовки, переподготовки и повышения квалификации кадров с учетом требований рыночной экономики. Совершенствуется система управления транспортно-дорожным комплексом не только на региональном, но и федеральном уровне. Формируется государственная система контроля, лицензирования деятельности на транспорте. Создается законодательная и нормативно-правовая базы функционирования транспортно-дорожного комплекса в условиях перехода к рыночным отношениям. Однако из-за недостаточного обновления и пополнения парка транспортных средств, его неудовлетворительного технического состояния, отсутствия прикладных исследований по разработке и созданию новых технологий профилактического технического обслуживания и ремонта АТС, по данным Министерства транспорта России, сложилось критическое положение с обеспечением грузовых и пассажирских перевозок, особенно в Сибири и на Крайнем Севере.
В настоящей работе предлагается научный подход к созданию новой единой многоступенчатой технологии профилактики транспортной техники, в том числе и автомобильного транспорта. Подтверждена гипотеза о закономерности проявления отказов элементов и формирования их вокруг центра, образующиеся из множества значений периодичности замен в многомерном пространстве изменения технического состояния в процессе эксплуатации АТС. Раскрыт механизм проектирования и управления системой профилактики АТС с использованием математических методов моделирования и оптимизации. Разработанные методы и способы проектирования системы профилактики еще на стадии изготовления АТС способствуют снижению темпа (скорости) изнашивания техники, соответственно и снижению эксплуатационных затрат. Исследования и практический опыт разработки новой технологии, и внедрение ее в практику позволяет оценить, например: Как влияет, качество изготовления автотранспортных средств и одновременное проектирование новой технологии профилактики на работоспособность системы профилактики, с одной стороны. С другой, как влияет безотказность системы профилактики и управления ее процессами на надежность АТС? Для решения проблемы разработаны, методы, способы, в виде научных рекомендаций реализованы в практику, рассматриваются системно в главах настоящей работы.
В главе 1 рассматриваются некоторые исторические сведения, роль и значение ученых В.Н. Луканина, Е.С Кузнецова, Л.Г. Резника, A.M. Шейнина и других, внесшие достойный вклад в развитие теоретических основ конструирования и технической эксплуатации автомобилей. Проведен анализ существующей системы ТО и ремонта АТС. Отмечены достоинство и
серьезные недочеты в технологии ТР АТС, которые требуют дальнейшего своего развития, особенно в период рыночных отношений, развивающиеся как в сфере производства АТС, так и в сфере их эксплуатации. Сформулирована проблема, представляющая народно-хозяйственное значение. Рассмотрена возможность проектирования новой многоступенчатой технологии профилактики АТС еще на стадии изготовления АТС. Найдены пути улучшения экологической проблемы влияния автомобильного транспорта на окружающую среду и безопасность дорожного движения за счет своевременного контроля установленных нормируемых показателей. Определена значимость факторов, определяющие, сущность обеспечения надежности АТС и эффективности функционирования системы профилактики особенно в суровых климатических условиях Сибири и Крайнего Севера. Сформулированы и решены задачи сформулированной проблемы. Разработана методология проектирования, оптимизации и управления системой профилактики АТС.
В главе 2. Предлагается теория проектирования многоступенчатой технологии профилактики, включающая принципиально новые способы формализованного описания и расчета характеристик оптимизации и управления системой профилактики АТС.
В главе 3 рассматриваются статистические, функциональные модели оценки количественных показателей надежности АТС. Способы и методы оценки закономерностей распределения отказов на основе использования критериев Пирсона и Колмогорова. Подробно рассмотрен закон распределения Вейбулла-Гнеденко, параметры которого являются основой для проектирования технологии и оптимизации моментов профилактики и расчета потребности в металле, оценки трудовых и материальных средств
В главе 4 рассматриваются: методы оценки объема выборки, планы испытаний; технология информационного и нормативного обеспечения надежности АТС. Методы определения оптимальных критериев нормирования и нормативно-технологические карты.
В главе 5 предложен алгоритм механизма оптимизации системы профилактики АТС. Реализация на практике новой многоступенчатой технологии позволяет, создать систему проектирования, оптимизации и управления технологическим процессом профилактики еще на стадии их изготовления АТС. Разработанные программные продукты, позволяют на ЭВМ оптимизировать параметры загрузки, производительности и эффективности управления процессами профилактики АТС. Определить, используя машинный эксперимент, уровень адаптации новой технологии профилактики АТС в реальном измерении времени. То есть, оценить в априори, затем и в апостериори влияние новой технологии профилактики, как на безотказность функционирования самой системы профилактики, так и на безотказность АТС. В настоящей работе, впервые выполнен комплекс научных и практических задач решения сформулированной автором народно-хозяйственной проблемы. Внедрение научных рекомендаций позволяет улучшить технологию проектирования и оптимизацию сложных систем в эксплуатации. Повысить
уровень адаптивности системы профилактики, ее престижности и конкурентоспособности, создаваемой совместно с выпускаемой продукции заводами-изготовителями. Таким образом, в выводах обращено внимание, что выполнена многогранная комплексная работа. Однако, некоторые ее интересные элементы находятся еще в начале развития и требуют дальнейших исследований. Разработанный научный подход, в виде практических рекомендаций, позволяет: во-первых, создать единую многоступенчатую технологию- механизм проектирования профилактики, методы оптимизации и управления технологическим процессом профилактики АТС. Во-вторых, на ЭВМ, используя разработанные программные продукты, позволяют оценить, с учетом новых измерителей качества, по параметрам загрузки, производительности и эффективности, как решить класс оптимизационных задач восстановления работоспособности АТС. В третьих, оценить уровень адаптации новой, проектируемой технологии профилактики АТС к реальной системе их эксплуатации. Ответить на вопросы в проблеме проектирования системы профилактики АТС. Оценить, как влияет качество изготовления АТС на работоспособность системы профилактики с одной стороны. С другой, как влияет работоспособность системы профилактики на надежность АТС? Эти и другие вопросы, по мнению академика Б.В. Гнеденко представляют для науки и практики интересную и сложную задачу.
Выражаю глубокую признательность моим Учителям - академику Валентину Николаевичу Луканину за предоставленную мне возможность быть причисленным к научной школе Московского автомобильно-дорожного института. Профессору, доктору технических наук Александру Михайловичу Шейнину, профессору кандидату военных наук Виктору Александровичу Зарубкину за идеи, требовательность и благородство при выполнении совместной работы. Николаю Григорьевичу Тюрину, Геннадию Петровичу Николаеву, Василию Алексеевичу Кучинскому - ведущим специалистам в области автомобильного транспорта России, и за оказанное внимание во время выполнения настоящей работы. Коллективу кафедры "Автомобильный транспорт" АТФ КГТУ, за создание приемлемых условий при написании работы, ценные замечания. Многочисленным ученикам, аспиранту Бурхиеву Ц.Ц., Жукову Ю.А. за создание механизма формирования РТВ и методов оптимизации в системе профилактики АТС. Всем бывшим студентам-дипломникам Автотранспортного факультета, в настоящее время видным ученым, педагогам, видным специалистам автомобильного транспорта за сбор и обработку экспериментального материала. Моему сыну за рутинную работу при создании главы 4, 5, набору текста на ЭВМ. Особая благодарность моей жене Булгаковой Алевтине Ивановне-кандидату технических наук за неоценимые рекомендации при совершенствовании технологии профилактики АТС и оформлении работы.
