Організація керівництва експлуатаційною надійністю транспортних засобів шляхом використання традиційних методик нормування надійності в автоматизованих системах технічного обслуговування і ремонту

Размещено на http://allbest.ru

18

УДК621.435

Організація керівництва експлуатаційною надійністю транспортних засобів шляхом використання традиційних методик нормування надійності в автоматизованих системах технічного обслуговування і ремонту

Комов П.Б., к.т.н., доц. (ДонНАБА)

Грицук І.В., к.т.н., доц. (ДонІЗТ)

Комов Є.О., аспірант (ХНАДУ)

Комов С.П., магістрант (ДонНАБА)

Мележик М.В., магістрант (ДонНАБА)

Вступ

Розвиток концепції управління надійністю є одним з найважливіших напрямків на автомобільному транспорті (АТ), а також в промисловості [1].

Задача управління надійністю надзвичайно складна і вимагає рішення багатьох питань технічного, економічного і математичного характеру. На практиці, для управління надійністю автотранспортних засобів (АТЗ), зокрема, необхідно забезпечити: системність дослідження працездатності АТЗ, можливість наукового прогнозування стану вузлів і агрегатів АТЗ, наявність ефективних алгоритмів прийняття оптимальних рішень.

Однією з найважливіших характеристик надійності, як відомо, є довговічність. Вона визначається як властивість об'єкту безупинно зберігати працездатний стан протягом деякого часу або наробітку і яка у поєднанні з безвідмовністю, ремонтопридатністю й зберіганням визначає рівень надійності об'єкта [2].

Стосовно до транспортних засобів в цілому (автомобілів і спеціальних транспортних засобів) під об'єктами розуміємо деталі, вузли, агрегати, системи, забезпечення довговічності яких є найважливішим завданням конструкторів, технологів, експлуатаційників.

При проектуванні нових машин, модернізації серійного випуску, плануванні й проведенні сервісного обслуговування фахівці повинні мати інформацію про довговічність елементів конструкцій, що дозволяє їм розробляти необхідні конструкторсько-технологічні й організаційні заходи, виконувати розрахунки їх техніко-економічної ефективності.

Доцільно підкреслити, що при конструюванні машини її надійність лише закладається, при виробництві вона реалізується, а підтримується за довгий час експлуатації кожної машини [3].

Традиційні проблеми експлуатації в цілому, це дві загально відомі задачі [4]:

- задача №1 - розробка та виробництво машинобудівниками технічних об'єктів, які заздалегідь пристосовані як до виконання своїх функцій, так і до успішного функціонування;

- задача №2 - розробка та реалізація технологічних експлуатаційних процесів колективами людей, які експлуатують технічні об'єкти.

Спеціалісти вважають, що „фахівці управління довговічністю” якісно проінформовані, якщо вони мають повний масив інформації для деталей, агрегатів, машин в цілому [5, 6].

Для деталей машин: види ушкоджень, їх відносні значення, переважаючий (випереджальний) вид; критерії граничного стану; щільність імовірностей розподілу ресурсів, характеристики їх розсіювання, гамма-відсоткові ресурси ( = 100, 90, 80, 50%), середні й модальні значення ресурсів; зниження ресурсів деталей, встановлюваних при заміні; міжремонтні ресурси; наробіток до списання (з урахуванням відновлень); динаміка зношування робочих поверхонь деталей; число деталей, що витрачаються за термін служби агрегату до списання; нормативи довговічності.

Для агрегатів машин: критерії граничного стану; щільність імовірностей розподілу ресурсів, характеристики їх розсіювання, гамма-відсоткові ресурси ( = 100, 90, 80 і 50%), середні й модальні значення ресурсів; аналогічні міжремонтні показники; наробіток до списання (з урахуванням відновлення при ремонтах); номенклатура, маса й вартість запасних частин, що витрачаються за термін служби; нормативи довговічності.

Для машин в цілому: нормативні критерії граничного стану машини в цілому; показники довговічності основних агрегатів і систем; щільність імовірностей розподілу наробітків до першого капітального ремонту (КР), гамма-відсоткові наробітки до першого КР ( = 100, 90, 80 і 50%); аналогічні міжремонтні наробітки; наробітки й терміни служби до списання; номенклатура, маса й вартість запасних частин, що витрачаються за термін служби; нормативи довговічності основних агрегатів і систем.

Проблема технічної експлуатації автомобілів (ТЕА) існує в тому, що відповідно до загальної задачі експлуатації №2 (розробка та реалізація технологічних експлуатаційних процесів колективами людей, які експлуатують технічні об'єкти), управління надійністю виконується лише з урахуванням традиційних зовнішніх умов (умов зовнішнього середовища) де експлуатують транспортні засоби.

Надійність ТЕА не враховує такий важливий аспект управління, як „керівництво”, що російською мовою визначає „руководство”.

„Руководство” - це організація та виховання колективів, соціальні, моральні, правові та інші питання, що з'являються при роботі з людьми [7].

В ТЕА людина формує найважливіші умови експлуатації АТЗ, які відповідно до досліджень проф. М.Я.Говорущенко, віднесено до найвагомішого фактору умов експлуатації АТЗ - культури експлуатації [8, 9, 10].

Але кожній людині в любому суспільстві притаманні помилки, що є недоліком „руководства” в цілому.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. АТ має значні і багаторічні традиції в дослідженнях, що входять у проблему надійності. У рішення проблеми істотний внесок зроблений науково-дослідними і навчальними організаціями (НДІАТ, НАМІ, Гіпроавтотранс, МАДІ, МАМІ та ін.), а також роботами Є.А.Чудакова, З.В.Єфремова, Г.В.Крамаренко, Д.П. Веліканова, А.Н.Островцева, Б.С.Фалькевича, Р.В.Кугеля, К.Т.Кошкіна, А.А. Ліпгарта, Є.С.Кузнєцова, М.Я.Говорущенко, Шейніна А.М. та ін. Це питання по встановленню термінів служби АТЗ, розробці техніко-експлуатаційних показників АТЗ, визначенню раціональних режимів технічного обслуговування (ТО), методів зниження витрат і збільшення надійності, встановленню прогресивних нормативів технічної експлуатації і проектування, розробці вимог до автомобільної промисловості та ін.

Найважливішими задачами досліджень надійності на АТ, як відзначає проф. Є.С.Кузнєцов [11], є:

- встановлення оптимальних співвідношень між загальною теорією надійності і конкретних досліджень у сфері ТЕА;

- уточнення традиційних понять, визначень і показників, що склалися в галузі;

- раціональне використання загального методичного підходу й особливо математичного апарату, як загальної теорії надійності, так і конкретних досліджень у різних галузях;

- внесення змін і доповнень у загальну теорію надійності з урахуванням результатів досліджень в галузі АТ.

Сьогодні основні принципи і методи дослідження експлуатаційної надійності визначені в роботах Р.В.Кугеля, Є.С.Кузнєцова, А.Н. Островцева, Н.П.Панькова, Р.В.Ротенберга, А.А.Шейніна. Їх методи засновані на зборі інформації про підконтрольні партії АТЗ протягом тривалого періоду часу. Тривалість збору інформації - головний недолік таких методів.

В роботах Н.А.Бухаріна, Б.В.Гольда, И.Г.Пархомовського, И.С.Цитовіча, Н.Н.Яценко запропоновані прогресивні ймовірносно-статистичні методи розрахунку показників надійності.

Методи дозволяють визначити середній ресурс і ймовірність безвідмовної роботи з умови забезпечення циклічної і статичної міцності, а також за умовою спрацьовування. Вони також дозволяють ввести в розрахунки ризики, обумовлені, наприклад, діяльністю людини, але сьогодні ці методи традиційно використовуються лише на стадії проектування та при конструкту ванні АТЗ.

Проблема ТЕА ринкова, відповідно до визначення проф. Є.С.Кузнєцова [12], полягає в тому, що сьогодні ТЕА, втратила свою роль організатора технічної політики в країні. А обумовлено це керівництвом, або істотними змінами на АТ форм господарювання.

Головне в тому що сьогодні в цілому рішення задач ТЕА не являється обов'язковим для автобудівника.

Відповідно до чого найважливішим для сучасної ТЕА слід розглядати розробку відповідних науково-технічних заходів по наближенню існуючих та майбутніх теоретичних досліджень ТЕА до їх безпосереднього і безвідмовного практичного використання.

Мета роботи - запропонувати традиційні методики нормування довговічності й безвідмовності машин для створення практичних основ організації сучасних автоматизованих систем управління надійністю АТЗ.

Основна частина

Надійність автомобіля залежить від численних факторів, обумовлених його конструкцією і технологією виготовлення, умовами технічної і лінійної (комерційної) експлуатації автомобілів [13].

Професор А.Н. Островцев у своїх роботах [14,15] розглядає надійність АТЗ, як сукупність властивостей і їхніх змін у процесі експлуатації в залежності від впливу зовнішніх факторів, що виявляються на різних стадіях транспортного процесу.

Зовнішні фактори визначають ступінь надійності конструкції. Це: експлуатаційні умови (дорожні, кліматичні, режими руху і навантаження); періодичність і якість профілактики; своєчасність і якісність відновлення (ремонти поточні і КР) [16].

Крім зовнішніх існують і внутрішні фактори, що визначають ступінь надійності конструкції в експлуатації. Це: опір конструкції руйнуванню; стабільність і безвідмовність робочих процесів; стабільність характеристик конструкційних матеріалів; помилки в конструкції, технології, виробництві. Незначна зміна кожного з зазначених факторів може вплинути на надійність конструкції [17].

Протягом багатьох років при оцінці експлуатаційних якостей автомобілів застосовувалися поняття: надійність, легкість догляду за автомобілем (Є.А.Чудаков); міцність, надійність, довговічність, пристосованість до обслуговування і ремонту (Д.П.Великанов); опір руйнуванню, стабільність, без дефектність (А.Н.Островцев); надійність, зносостійкість (Б.С. Фалькевич); надійність, довговічність, витрати на утримання (Г.В.Крамаренко, Л.Л.Афанасьєв) та ін.

Багато понять і особливо показників через недостатній експериментальний і теоретичний матеріал були зразковими. Але безперечним є те, що з початку становлення ряду автомобільних наук (експлуатація і ремонт, конструкція і розрахунок автомобілів, економіка АТ) було зрозуміле значення тих питань, що багато в чому і зараз складають ядро проблеми надійності. Позитивною рисою теорії надійності є синтез наук виробництва й експлуатації виробів. АТ має значний досвід і багаторічні традиції в дослідженнях, характерних для теорії надійності.

Раніше основними напрямками дослідницької роботи з експлуатаційної надійності в галузі АТ були: створення системи збору, механізованої обробки і збереження інформації з експлуатаційної надійності АТЗ; розробка загальних теоретичних питань надійності АТЗ; організація експлуатаційних іспитів і спостережень, оцінка експлуатаційної технологічності, довговічності і безвідмовності; розробка оптимальних режимів профілактики, раціональної системи, а також моделей перспективних систем технічного обслуговування і ремонту (ТО і Р) автомобілів; визначення термінів служби АТЗ і розробка методів керування запасами підприємств АТ; класифікація умов експлуатації АТЗ; прогнозування перспектив і найбільш доцільних шляхів розвитку виробничої бази АТ і конструкції рухомого складу; розробка вимог до автомобільної промисловості по створенню автомобілів, що вимагають мінімальних витрат на ТО і Р; розробка техніко-економічних питань надійності.

За останні роки на АТ України відбулися істотні зміни форм господарювання, що одержали значну законодавчу і нормативну підтримку по економічних і комерційних питаннях [18,19]. Трохи інша ситуація склалася в ТЕА.

Так у початковому періоді реформування АТ вважали, що достатньо за зразками західних країн (до яких ці країни йшли десятки років) сертифікувати транспортну техніку і матеріали, ліцензувати право проведення ТО і Р, посилити державний технічний контроль, і цього буде достатньо для забезпечення високого рівня технічного стану парку АТЗ, його дорожньої й екологічної безпеки.

Всі інші питання ТЕА, як тоді думали, "вирішить ринок", а регулююча і контролююча роль держави в цій сфері діяльності повинна бути зведена до мінімуму.

У результаті сьогодні на загальнодержавному і регіональному рівнях України і країн СНД практично не існують рішення і відповідні документи (закони, нормативи і т.д.), що визначають технічну політику в сфері забезпечення працездатності парку АТЗ. Тому галузь АТ повністю втратила свою роль організатора технічної політики в країні [12].

Аналіз робіт із забезпечення надійності АТЗ показує, що як правило ці роботи в цілому спрямовані на досягнення зазначеного в технічному завданні або технічних умовах нормативного рівня. Наприклад, прагнуть підвищити ресурс і термін служби, знизити число відмов і трудомісткість ТО до бажаного рівня, заданого в відповідних документах.

Сьогодні нормативи безвідмовності АТЗ і їх складових (агрегатів, систем, деталей) розроблені для умов нормальної експлуатації (ГОСТ 25866-83), тобто умов експлуатації, де дотримуються всі вимоги заводської інструкції, нормативно-технічної документації на ремонт і зберігання. При цьому парк АТЗ зазначеної моделі повинен вчасно виконувати необхідні обсяги робіт в умовах реальної експлуатації при витратах, що не перевищують встановленого рівня.

Всі нормативи розробляються послідовно: для АТЗ, агрегатів, систем, вузлів, деталей, елементів конструктивних визначаючих ресурс. Нормативи довговічності деталей розробляють з урахуванням критеріїв їх граничного стану (зношування, утомлюваність ушкодженню, корозія й ін.).

Загальновідомо [16,20,21], що рівень безвідмовності АТЗ у великому ступені визначає термін його експлуатації.

Чим більше виникає відмов, тим більше простій АТЗ і витрати на усунення відмов (З_в), які віднесені до одиниці наробітку. З погіршенням технічного стану агрегатів зростає витрата паливо-мастильних матеріалів (З _тс) і зарплата водіїв (З_з).

Зміну витрат від тривалості експлуатації АТЗ показано на рисунку 1. На цьому ж рисунку показана зміна амортизаційних відрахувань (А) на реновацію. Для спрощення розрахунків приймають З _тс і З_з постійними.

Рисунок 1 - Зміна питомих витрат від збільшення наробітку АТЗ:

А - відрахування амортизаційні; З(R) - витрати питомі сумарні;

З_в - витрати на ремонт (усунення відмов); З _тс - витрати на паливо-мастильні матеріали; З_з - зарплата водіїв; З _то - витрати на проведення ТО

Метод визначення оптимального ресурсу (терміну служби) і нормування безвідмовності (завдання зворотне) засновано на зсуві мінімуму функцій питомих приведених витрат до наробітку, що дорівнює терміну служби АТЗ, шляхом моделювання його показників безвідмовності. У сформованій практиці нормування показників надійності для комплексної оцінки її рівня використовують коефіцієнт готовності

,(1)

де - ресурс;

- час відновлення (усунення відмов).

Для виконання парком АТЗ заданих обсягів робіт (праці) у відповідні терміни обов'язково враховують час на проведення ТО. Тому для комплексної оцінки рівня надійності АТЗ доцільним є застосування коефіцієнта технічного використання, що є взаємозалежним з показниками довговічності й безвідмовності. Зокрема, середнім ресурсом, терміном служби, коефіцієнтом к _ти, наробітком на відмову, середнім числом відмов, імовірністю безвідмовної роботи та ін.

(2)

де - час роботи (праці) к-го АТЗ, год;

- час відновлення к-го АТЗ, год;

- час проведення ТО к-го АТЗ, год;

- час середній відповідно: роботи, відновлення, ТО;

N - об'єм вибірки;

- коефіцієнт переведення пробігу (1000 км) в години (залежить від структури праці АТЗ, на практиці приймають = 1 [20]).

Коефіцієнт технічного використання характеризує ймовірність того, що АТЗ виявиться працездатним у момент часу, коли необхідно виконувати задані обсяги праці. працездатність ремонтопридатність автомобіль

Для оцінки безвідмовності АТЗ використовують параметри, які введено в технічні завдання (ТЗ) або технічні умови (ТУ):

1) наробіток АТЗ на відмову середній

,(3)

де - наробіток к-го АТЗ на відмову,

- кількість відмов к-го АТЗ,

- кількість випробовуваних або спостережуваних АТЗ.

2) число відмов за заданий наробіток середнє (ресурс до першого КР або за половину ресурсу)

(4)

Зв'язок між наробітком на відмову й середнім числом відмов визначається залежністю

, (5)

де - ресурс середній (термін служби) АТЗ.

Обидва показники рівноцінні й відрізняються зручністю їх застосування в різних ситуаціях.

Якщо припустиме число відмов визначене за повний ресурс, а АТЗ або їхні складові частини проробили менше, то для встановлення відповідності фактичних показників нормативу потрібні додаткові обчислення, пов'язані із прогнозуванням функції потоку відмов (t), що представляє собою зміну накопиченого числа відмов за наробіток t.

Як відомо, ця функція пов'язана з параметром потоку відмов (t) відношенням

(6)

де

Своєчасне виконання парком АТЗ (парк складається з попередників (N_п) і нових (N_н) з підвищеною надійністю) робіт можливо, тільки якщо парк насичений. Насичення парку при плані випуску нових АТЗ може бути отримано шляхом збільшення їх ресурсів (середніх, гамма-відсоткових) за рахунок підвищення надійності. Рівень безвідмовності нового АТЗ повинен забезпечити запланований коефіцієнт технічного використання (К_т.и) і обмежуватися нормованою величиною питомих сумарних витрат З(А).

З урахуванням часу на усунення відмов (t_в) і часу на проведення технічних доглядів (t_т.о) сумарний парк АТЗ (N_?) для виконання необхідних обсягів робіт буде дорівнювати

,(7)

де , - коефіцієнт технічного використання АТЗ попередніх і нових.

Звідси, для забезпечення необхідної надійності АТЗ, відповідно до досягнення нормативного Кт.и треба виконання умови

.(8)

Середні втрати часу на усунення відмов і проведення ТО можливо представити у вигляді

.

Звідки

,(9)

де - ресурс середній АТЗ;

, - час середній відновлення й проведення ТО за ресурс;

, - функції зміни потоку відповідно: відмов, ТО.

Сумарні середні витрати на підтримку працездатності АТЗ за повний середній ресурс дорівнюють

,

звідки

,(10)

де - ціна АТЗ балансова;

і - витрати усереднені, відповідно: усунення відмов, проведення ТО;

- витрати середні питомі сумарні за повний середній ресурс АТЗ

,(11)

.

Значення коефіцієнту технічного використання визначається з умови насичення парку до необхідної кількості за рахунок нових АТЗ зі збільшеною надійністю. Коефіцієнт відповідно до ГОСТ 27.002-89 може бути визначений також як комплексний показник надійності

1. Шейнин А.М. Методы определения и поддержания надежности автомобилей в эксплуатации. -М.: Транспорт, 1968. -97с

2. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Термины и определения - Введ. 01.07.90. - 30 с.

3. Прочность и долговечность автомобиля /Б.В. Гольд, Е.П. Оболенский, Ю.Г. Стефанович, О.Ф. Трофимов. - М.: Машиностроение, 1974. - 328 с.

4. Волков Л.Н. Управление летательных комплексов: Учеб. пособие. - М.: Высш. Школа, 1981. - 368 с.

5. Кугель Р.В. Надежность машин массового производства. - М.: Машиностроение, 1981. - 244 с.

6. Кухтов В.Г. Долговечность деталей шасси колёсных тракторов. - Х.: ХНАДУ, 2004. - 290 с.

7. Советский энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М. Прохоров. - С 56 4-е изд. - М.: Сов. энциклопедия, 1986. - 1600с.

8. Говорущенко Н.Я., Туренко А. Н. Системотехника транспорта (на примере автомобильного транспорта). // В двух частях. Часть 1. - Х.: РИО ХГАДТУ, 1998. - 255с.

9. Говорущенко Н.Я., Варфоломеев В.Н. Экономическая кибернетика транспорта. - Х.: РИО ХГАДТУ, 2000. -218с.

10. Комов П.Б. Культура труда в инженерно-технической службе автомобильного транспорта, её оценка и моделирование // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В.Даля. - Ч. 1.-Луганськ.: СНУ ім. В.Даля. - 2004. №7(77).С. 251-254.

11. Кузнецов Е.С. Техническое обслуживание и надежность автомобилей. М.: Транспорт, 1972. - 224с.

12. Российская автотранспортная энциклопедия. Техническая эксплуатация, обслуживание и ремонт автотранспортных средств. -- Т. 3. -М: РООИП -- «За социальную защиту и справедливое налогообложение», 2000. -- 456с.

13. Кривенко Е.Н. Основные положения методики определения количественных показателей надежности автомобилей в экспериментально - производственных автохозяйствах. М.: Автомобилестроение. 1966. -100с.

14. Островцев А.Н. Надежность автомобильных конструкций // Автомобильная промышленность. -1965. -№5, С.1-10.

15. Островцев А.Н. К вопрсу надежности // Надежность и долговечность автомобилей: сб. М.: НИИНАвтопром, 1966. -С.1-10.

16. Кривенко Е.Н. Исследование надежности агрегатов трансмиссии грузовых автомобилей: Автореф. дисс. … канд. техн. наук: 05.05.03. -М.: МАДИ,1968, -20с.

17. Кривенко Е.Н. Оценка надежности агрегатов трансмиссии автомобиля с применением методов диагностики // Надежность и диагностика агрегатов и систем автомобилей: сб. М.: МАДИ, 1969. -ІІ ч. - С.50-58

18. Закон Украины «Об автомобильном транспорте» от 05.04.2001 г. №2344-ІІІ.

19. Закон України “Про підприємництво” // Відомості Верховної Ради України. - 1991.-№14. Ст.168.

20. Забродский В.М., Топилин Г.Е., Стопалов С.Г. Повышение безотказной работы тракторов. - К.: Урожай, 1985. - 272 с.

21. Кузнецов Е.С. Управление технической эксплуатацией автомобилей. - М.: Транспорт, 1990. - 272с.

Размещено на Allbest.ru