Определение оптимальной обеспеченности ремонтно-технических воздействий на агрегаты культуртехнических комплексов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение оптимальной обеспеченности ремонтно-технических воздействий на агрегаты культуртехнических комплексов

В.А. Евграфов, А.С. Апатенко, А.Г. Ткачёв

ФГОУ ВПО МГУП, г. Москва, Россия

При выборе технических средств, для выполнения различных технологических процессов и, в частности, проведения мелиоративных и строительных работ должны учитываться два аспекта: принципиальная возможность использования машин и уровень их надёжности. Но если выбор технических средств по принципиальной возможности использования для выполнения конкретной операции, отработан (разработаны «Системы машин», каталоги специальной техники, отраслевые справочники с техническими характеристиками машин и механизмов и т.п.), то выбор средств ремонтно-технического воздействия в зависимости от их количественных данных и характеристик надёжности научно недостаточно обоснован.

Анализ данных по эксплуатации технических средств в мелиоративно-строительных организациях показывает, что из-за низкой надежности машин до 40% в себестоимости их работ составляют затраты на техническое обслуживание и ремонт, при этом доля затрат на простои по техническим причинам в общем фонде рабочего времени достигает 40...50% (2).

Совершенствование методов использования машин привело к созданию механизированных комплексов и групповой форме работ машин, при этом остановка одной машины технологического комплекса приводит к остановке всего технологического процесса, особенно ситуация усложняется, если принять во внимание, что агрегат состоит из двух машин (базовой (трактор) и агрегатируемой (орудие)), по-разному влияющих на показатели надёжности всего агрегата.

Анализ причин возникновения характерных технических отказов агрегатов КТК показал, что большая часть отказов около 70% связана с выходом из строя агрегатируемой машины, эти отказы связаны, с большими знакоперемеными нагрузками на рабочие органы, производственными дефектами орудий, а также из-за их конструктивного несовершенства. Поэтому, дальнейшие исследования были направлены на создание методики определения оптимальной обеспеченности ремонтно-технических воздействий на агрегаты технологических комплексов, с учётом надёжности базовых и агрегатируемых машин.

В результате исследований была разработана математическая модель в классе систем массового обслуживания (СМО) для определения оптимальной обеспеченности ремонтно-технических воздействий на агрегаты технологических комплексов, с учётом показателей надёжности базовой (трактор) и агрегатируемой (орудие) машин.

В качестве основного критерия эффективности использования технологических комплексов был принят критерий - минимум затрат на эксплуатацию агрегатов, с учётом потерь от простоя базовых и агрегатируемых машин по техническим причинам в расчёте на 1 га/ч культуртехнических работ.

Целевая функция имеет вид

(1)

где - минимум затрат на эксплуатацию агрегатов, руб./га.; - потери от простоя агрегата, руб./ч; - прямые затраты на эксплуатацию одного агрегата, руб./ч.; - затраты на содержание постов РТО, руб./ч.; - среднее количество не работоспособных агрегатов, шт.; - среднее количество работоспособных агрегатов, шт.; S - количество передвижных ремонтных бригад в системе, шт.; - коэффициент простоя агрегатов; - среднечасовая эксплуатационная производительность одного технологического комплекса, га/ч., - общее количество агрегатов.

Величины , , являются случайными величинами и определяются с использованием методов теории массового обслуживания (1).

И базовые и агрегатируемые машины технологического комплекса (источник заявок на обслуживание), в процессе эксплуатации, создают потоки случайных технических отказов с интенсивностями, соответственно, , , которые определяются в общем виде из выражения

, (2)

где - средняя наработка между техническими отказами, как для базовых. так и для агрегатируемых машин, ч.

Устранение последствий технических отказов машин в процессе эксплуатации обеспечивается постами ремонтно-технического обслуживания (прибор обслуживания). При этом, каждый из приборов может обслуживать одновременно только одну заявку с интенсивностью , определяемой из выражения (4)

, (3)

где - время от возникновения заявки до поступления заявки в ремонтно-обслуживающие предприятие, ч.; - время подготовки бригады к выезду, ч.; - расстояние переезда, км.; - средняя скорость передвижения ремонтной бригады, км/ч.; - среднее время восстановления работоспособного состояния машины (трактор, орудие), ч.

Предполагается, что интенсивность устранения отказов постом ремонтно-технического обслуживания (РТО) для агрегатов определяется из выражения:

, (4)

где , - интенсивность устранения отказов для базовых и агрегатируемых машин;, , - интенсивность технических отказов базовых, агрегатируемых машин и агрегатов.

Анализ потоков технических отказов машин, для рассматриваемых культуртехнических комплексов показал, что он обладает свойствами простейшего (пуассоновского) потока.

Над пуассоновскими потоками можно определить операцию суперпозиции потоков, она состоит в том, что поступающие m независящих пуассоновских потоков интенсивности , объединяются в один поток.

В теории массового обслуживания доказано, что имеет место следующая теорема: суперпозиция независящих пуассоновских потоков интенсивностей , , снова является пуассоновским потоком интенсивности .

В рассматриваемом случае имеет место два пуассоновских потока с интенсивностями:

- интенсивность отказа базовых машин;

- интенсивность отказа агрегатируемых машин.

Эти потоки независимы, а следовательно, из приведённой теоремы можно ввести в рассмотрение интенсивность отказа агрегата , которая в данном случае будет равна . Значит при моделировании работы агрегата можно использовать модели СМО с интенсивностью отказов .

С точки зрения принципов системного подхода, взаимодействия элементов (машина, пост РТО, очередь на обслуживание (накопитель)) можно представить как систему эксплуатационного обеспечения безотказной работы агрегатов технологических комплексов.

С учётом вышеизложенного, модель системы эксплуатационного обеспечения безотказной работы агрегатов технологических комплексов, была представлена как система массового обслуживания (СМО), соответствующая, по классификации Кэнделла - СМО M/M/1 (M/M/m), обладающая следующими характерными особенностями: вероятностный процесс функционирования данной системы соответствует частному случаю марковского процесса - процессу размножения и гибели; данная система относится к замкнутым СМО без потерь с дисциплиной обслуживания заявок в порядке поступления; является многоканальной с ограниченным количеством постов обслуживания; управление производительностью системы осуществляется варьированием количеством обслуживающих приборов и источников заявок на обслуживание, в предположении, что число обслуживающих приборов меньше числа источников заявок (3).

Проведённый математический анализ показал, что исследуемый вероятностный процесс обладает стационарным состоянием. В связи с этим, составленная система дифференциальных уравнений, описывающих динамику состояний исследуемой СМО, была заменена системой разностных уравнений, решая которую, предварительно дополнив её условием нормировки (), получили

ремонтный технический мелиоративный надежность

, , , , (5)

где - среднее число машин в накопителе; - среднее число простаивающих постов РТО в ожидание заявки на обслуживание.

Оптимизация обслуживающей системы заключается в том, что всем её элементам необходимо придать такое количественное соотношение, чтобы в конкретных условиях обеспечивалось выполнение планируемых объёмов работ при минимуме финансовых и трудовых затратах, то есть обеспечить минимум затрат на эксплуатацию агрегатов.

Проведённые исследования позволили определить, динамику изменений удельных затрат на эксплуатацию агрегатов культуртехнических комплексов и их составляющих в зависимости от обеспеченности ремонтно-технического воздействия (рисунке).

Из графиков (рисунка) видно, что удельные эксплуатационные затраты, в зависимости от обеспеченности РТВ, изменяются по экстремальной кривой и имеют свой оптимум соответствующей определённой обеспеченности РТВ.

Изменение удельных эксплуатационных затрат и их составляющих для агрегатов культуртехнических комплексов от обеспеченности ремонтно-технического воздействия

Анализ динамики изменения составляющих удельных эксплутационных затрат показывает, что рост затрат на содержание средств ремонтно-технических воздействий, связанный с привлечением дополнительных постов ремонтно-технического обслуживания (РТО), приводит к снижению потерь от простоя агрегатов КТК по техническим причинам. Из графиков (рисунка) видно, что при минимальной обеспеченности РТВ удельные затраты на эксплуатацию имеют самое большое значение, это связано с большими затратами от простоев агрегатов.

Минимальное значение удельных эксплуатационных затрат достигается при определённом значение обеспеченности РТВ, в этой области затраты на дополнительные посты РТО, компенсируются снижением удельного веса потерь от простоя агрегатов КТК по техническим причинам в УЭЗ.

Дальнейшее увеличение обеспеченности РТВ приведёт к увеличению удельных эксплутационных затрат по причине непропорционального снижения затрат, связанных с простоем по техническим причинам и роста затрат на содержание дополнительных постов РТО.

Выводы

В процессе исследований установлено, что большая часть отказов агрегатов КТК связана с отказами агрегатируемой машины (орудия), они составляют 70% от общего числа отказов.

Разработанная методика определения оптимальной обеспеченности ремонтно-технических воздействий на агрегаты, позволит снизить суммарные затраты на эксплуатацию агрегатов КТК, за счёт сокращения простоев базовых и агрегатируемых машин по техническим причинам.

Библиографический список

1. Венецкий И.Г., Венецкая В.И. Основные математико-статистические понятия и формулы в экономическом анализе: Справочник. М.: Статистистика, 1979. Изд. 2-е, перераб. и доп. 447 с.

2. Гуляев Ю.В. Безотходные технологии и технические средства для освоения закустаренных и залесённых сельскохозяйственных земель: Автореф. дис…. д-ра техн. наук. 2000. 256 с.

3. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. Учеб. Пособие для вузов. Изд. 6-е, стер. - М.: Высшая школа, 1997. - 479 с.: ил.

4. Привалов П.В. Теоретические основы разработки методики технического сервиса сельскохозяйственных машин. //Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2002. № 11. С. 4-5.

Размещено на Allbest.ru