Повышение эксплуатационной технологичности средств механизации в природообустройстве с помощью контрольно-информационных систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации

сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ В ПРИРОДООБУСТРОЙСТВЕ С ПОМОЩЬЮ КОНТРОЛЬНО-ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

НОВИЧЕНКО Антон Игоревич

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет природообустройства» (ФГОУ ВПО МГУП)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Евграфов Владимир Алексеевич Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет природообустройства» (ФГОУ ВПО МГУП)

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Захарченко Анатолий Николаевич Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский государственный аграрный университет - Московская сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева» (ФГОУ ВПО РГАУ-МСХА)

кандидат технических наук, профессор Леонтьев Юрий Петрович Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет природообустройства» (ФГОУ ВПО МГУП)

Ведущая организация: Федеральное государственное научное учреждение «Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению агропромышленного комплекса» (ФГНУ «Росинформагротех»)

Защита диссертации состоится « 14 » июня 2011 г. на заседании диссертационного совета Д 220.045.01 при ФГОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства» по адресу: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 19, ауд. 1/201. Тел./факс: 8 (499) 976-10-46

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО МГУП

Автореферат разослан « » мая 2011 г. и размещен на официальном сайте ФГОУ ВПО МГУП http://www.msuee.ru « » мая 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Т.И. Сурикова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Организация рационального природопользования и охраны природных ресурсов в Российской Федерации приобретает все большую производственную необходимость. В области земледелия и природообустройства на передний план выступает проблема оптимизации деятельности человека по использованию полезных свойств природы и восполнению ее ресурсов совместно с ограничением антропогенного фактора, негативно влияющего на окружающую среду.

Решение этой проблемы лежит в применении комплексной системы земледелия, которая базируется на взаимосвязанных агротехнических мелиоративных и организационных мероприятиях, направленных на эффективное использование природных ресурсов, повышение плодородия почв, получение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.

Оснащение агропромышленного комплекса современными средствами механизации и организация эффективной их эксплуатации на всех этапах производства является одним из ключевых вопросов в решении поставленных задач.

Использование контрольно-информационных систем позволяет повысить надежность машин, уровень технической эксплуатации, уменьшить вредное воздействие на окружающую среду, а также в значительной мере повысить качество механизированных работ и технологического процесса в целом.

В перспективе на базе контрольно-информационных систем станет возможным создание роботизированных комплексов, работающих без участия человека. Однако в какой степени сегодня влияет уровень оснащенности машин дорогостоящими информационными системами на экономическую эффективность их использования в области природообустройства - является малоизученным и актуальным вопросом.

Цель исследования - оценка эксплуатационной технологичности средств механизации в природообустройстве и теоретическое обоснование эффективности применения контрольно-информационных систем с целью повышения эксплуатационной технологичности их конструкций.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели решались задачи: природообустройство информационный конструкция механизация

разработка методики оценки эксплуатационной технологичности средств механизации в природообустройстве с учетом уровня оснащенности их конструкций контрольно-информационными системами;

разработка экономико-математической модели для определения оптимального уровня эксплуатационной технологичности средств механизации в природообустройстве с учетом достигнутого уровня эксплуатационной технологичности их конструкций;

оценка эффективности использования объектов исследования в зависимости от достигнутого уровня эксплуатационной технологичности их конструкций.

Объектом исследования являлись колесные тракторы сельскохозяйственного назначения, широко используемые на агромелиоративных и культуртехнических работах в качестве мобильного энергетического средства.

Предметом исследования являлся уровень оснащенности объектов исследования встроенными средствами контроля, а также влияние достигнутого уровня эксплуатационной технологичности объектов исследования на эффективность их эксплуатации.

Методы исследования. Методической основой проведенных исследований послужили труды выдающихся ученых, посвященные вопросам повышения эффективности эксплуатации машин в сельском хозяйстве, мелиорации, строительстве и автомобильном транспорте. В работе использованы методы математической статистики, экспертной оценки и математического моделирования с использованием ЭВМ.

Научная новизна полученных результатов заключается в научно-обоснованном установлении статистических зависимостей между эксплуатационной производительностью, уровнем эксплуатационной технологичности и степенью оснащенности контрольно-информационными системами средств механизации в природообустройстве.

Полученные зависимости позволяют прогнозировать эффективность использования новых (модернизированных) машин в зависимости от степени оснащенности контрольно-информационными системами.

Практическая ценность выполненной работы заключается в том, что ее научные результаты на основе системного подхода объединены общей методологией, позволяющей на основе разработанных методов оценки уровня эксплуатационной технологичности с учетом степени оснащенности контрольно-информационными системами выработать комплекс мероприятий по модернизации средств механизации в природообустройстве.

На основании результатов проведенных исследований разработаны рекомендации по внедрению мероприятий, позволяющих применять научно обоснованные методы повышения эксплуатационной технологичности машин.

На защиту выносится:

результаты исследований по уровню оснащенности машин встроенными средствами контроля и их классификация;

методика определения уровня эксплуатационной технологичности машин;

результаты экспериментальных исследований, полученных в процессе эксплуатационных наблюдений за работой исследуемых машин;

экономико-математическая модель для определения оптимального уровня эксплуатационной технологичности машин с учетом степени оснащенности контрольно-информационными системами;

экономическая оценка эффективности использования исследуемых машин в области природообустройства в зависимости от уровня оснащенности контрольно-информационными системами.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина (2006 г.), ФГОУ ВПО ВГСХА (г. Волгоград, 2006 г.), ФГОУ ВПО МГУП (2005-2010 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ,

в том числе 3 в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 153 наименований и 9 приложений. Основная часть работы изложена на 136 страницах машинописного текста, содержит 38 рисунка и 17 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности темы исследования и необходимости ее разработки. Сформулированы цель и задачи исследования, раскрыта научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе диссертации «Состояние вопроса и задачи исследования» на основе анализа литературных источников обоснованы цель, актуальность проблемы и задачи исследования.

Рассмотрены разновидности и технологии механизированных работ в природообустройстве. Представлена система показателей качества машин, в которой определена роль эксплуатационной технологичности. Произведен обзор исследований в области приспособленности машин к технической эксплуатации, определена система мероприятий, направленных на повышение надежности и производительности технологического процесса.

Рассмотрен накопленный опыт и пути повышения эксплуатационной технологичности средств механизации в сельском хозяйстве, представлены технические решения по обеспечению контролепригодности машин.

В результате анализа существующих технологий в земледелии и природообустройстве установлено, что практически во всех технологических операциях с использованием средств механизации существуют предпосылки к применению различного рода информационных систем.

Так, при мелиоративной обработке почвы (глубоком рыхлении, щелевании, первичной обработке и пр.) регулирование положения рабочего органа, управление траекторией и скоростью движения машины можно осуществлять с помощью информационно-управляющих систем. В этом случае повышается производительность и точность технологических операций, снижается нагрузка на оператора.

При агромелиоративной обработке почв (мелиоративной вспашке, чизелевании, бороновании, противоэрозионной обработке и пр.) контроль за функционированием прицепного орудия можно осуществлять посредством телеметрических приборов.

Применение систем параллельного вождения и курсового управления с использованием космических навигационных систем значительно облегчают условия работы оператора и снижают вероятность ошибок.

Отдельного внимания заслуживают информационные системы, предназначенные для контроля технического состояния составных частей и агрегатов машин, что расширяет возможность внедрения в практику прогрессивной стратегии обслуживания по состоянию.

Грамотное применение информационных технологий в сельском хозяйстве становится залогом успешного производства, обеспечивая постоянный рост культуры и производительности труда.

Вопросами повышения эффективности использования машин занимались такие известные ученые, как: Г.В. Веденяпин, Н.С. Ждановский, А.В. Николаенко, С.А. Иофинов, А.И. Селиванов, Б.В. Павлов, В.А. Аллилуев, Б.А. Утиловский, В.М. Михлин, И.П. Терских, А.М. Аристов, В.М. Лившиц, М.А. Халфин, Г.Е. Топилин, А.Х. Морозов, В.И. Черноиванов и др., доказавшие, что затраты на эксплуатацию машин во многом определяются технологичностью их конструкции.

Согласно ГОСТ 14.205-83 «Технологичность конструкций изделия» различают производственную, ремонтную и эксплуатационную технологичности машин (рисунок 1).

Рисунок 1 - Структура показателя технологичности конструкции машины

Основное содержание мероприятий по обеспечению эксплуатационной технологичности направлено на решение комплекса задач, связанных с повышением приспособленности конструкций машин к техническому и технологическому обслуживаниям.

К операциям технологического обслуживания относят: подготовку машины к работе (изменение колеи колес, настройку вала отбора мощности, регулирование гидронавесной системы и т.п.), подготовку агрегата к работе (навешивание или присоединение агрегатируемых орудий, подсоединение к ним коммуникаций, их технологическую настройку и т.п.), заправку машины топливом и технологическими материалами, контроль и управление агрегатом в процессе работы (управление траекторией движения, переключение передач, регулирование положения гидронавесной системы, наблюдение за щитком приборов и агрегатируемой машиной и т.п.), а также операции после завершения работ (снятие или отсоединение орудий, перевод их в транспортное состояние и т.п.).

Повышение эксплуатационной технологичности машин с помощью контрольно-информационных систем позволяет сократить трудоемкость значительного числа операций технического и технологического обслуживания.

Во второй главе диссертации «Теоретические исследования и общие вопросы эксплуатационной технологичности» рассмотрены теоретические вопросы управления надежностью машин, представлены общие характеристики машин как объектов диагностирования.

В процессе повышения эксплуатационной технологичности особая роль отводится мероприятиям по сокращению оперативной трудоемкости технического обслуживания и повышению контролепригодности машин. Встроенные средства контроля позволяют с минимальными затратами труда и времени получить оценку технического состояния систем и агрегатов машины.

Взаимодействие между объектом контроля (узлом, системой, агрегатом) и оператором можно представить в виде обмена информацией и управляющих сигналов по одному из четырех информационных каналов (рисунок 2).

Рисунок 2 - Классификация уровней информационных каналов

В канале нулевого уровня полностью отсутствуют какие-либо средства контроля. Канал первого уровня оснащается средством контроля в виде указывающего прибора, автомата предельного состояния, сигнализатора и т.п. В канале второго уровня данные первичных преобразователей индицируются на рабочем месте оператора (приборная панель). Канал третьего уровня характеризуется наличием анализирующего блока (микропроцессорного модуля), позволяющего существенно расширить функциональные возможности средства контроля и, по сути, превратить его в элемент контрольно-информационной системы (рисунок 3).

При оснащении машины различными средствами контроля достигается разный уровень эксплуатационной технологичности ее конструкции.

John Deere

Messey Ferguson

Fendt

Рисунок 3 - Примеры реализации контрольно-информационных систем тракторов

Исследование мирового рынка сельскохозяйственной техники показывает, что с каждым годом количество параметров, контролируемых с помощью информационных систем, возрастает.

Наблюдается общая тенденция увеличения уровня оснащенности машин встроенными средствами контроля с ростом мощности машины (рисунок 3).

Рисунок 3 - Завимость уровня оснащенности машин встроенными средствами контроля от их мощности:

1 - контрольно-указательными;

2 - контрольно-измерительными;

3 - контрольно-информационными;

У - всего встроенных средств контроля.

Рисунок 4 - Изменение суммарных эксплуатационных затрат и надежности машин в зависимости от уровня оснащенности встроенными средствами контроля:

1 - зависимость коэффициента готовности машин от уровня оснащенности средствами контроля;

2 - суммарные затраты на эксплуатацию машин.

С увеличением уровня оснащенности машин встроенными средствами контроля (Ко) возрастает коэффициент технической готовности (рисунок 4) и снижаются до определенной величины суммарные эксплуатационные затраты. Это связанно с сокращением издержек от простоев и устранения последствий отказов (участок a - b). Однако чрезмерное насыщение машин дорогостоящей аппаратурой неизменно приводит к увеличению стоимости выполняемых работ.

Таким образом, определение необходимого уровня оснащения машин встроенными средствами контроля приобретает характер оптимизационной задачи. В связи с этим возникает необходимость разработки научного подхода в вопросах оценки эффективности использования машин в зависимости от уровня оснащенности контрольно-информационными системами.

Анализ проведенных исследований показывает, что данный вопрос изучен недостаточно. Отсутствуют единые методы прогнозирования, нормирования, обеспечения и поддержания уровня эксплуатационной технологичностей машин с применением комплексного подхода.

Согласно нормативным документам, определяющим требования к качеству и эксплуатационной технологичности машин (ГОСТ 21624-81, ГОСТ 14.205-83, ГОСТ 4.40-84, ГОСТ Р 51033-97 и др.) в случае необходимости оценки конструктивных особенностей машин допускается использование дополнительных единичных показателей, а также комплексных оценочных систем, сформированных из частных и единичных показателей, наилучшим образом учитывающих исследуемые свойства конструкций машин.

Предлагаемая система показателей количественной оценки эксплуатационной технологичности машин формируется из частных показателей ремонтопригодности (показателей контролепригодности и доступности) и дополнительных единичных показателей, характеризующих приспособленность конструкций машин к процессу диагностирования, технического и технологического обслуживаний, учитывающих уровень оснащенности контрольно-информационными системами.

Для отбора значимых показателей и включения их в систему, отвечающую целям практической оценки эксплуатационной технологичности в контексте данного исследования, был использован метод экспертных оценок.

Чем выше значения оценочных показателей, тем совершеннее конструкция машины с позиции эксплуатационной технологичности. В идеальном случае все оценочные показатели должны стремиться к единице, что будет соответствовать полностью роботизированной автономной машине.

Для удобства сравнения исследуемых машин по достигнутому уровню эксплуатационной технологичности использовалась комплексная система оценки, в которую вошли показатели из предложенной системы единичных показателей, формируя обобщенный показатель РЭТ, учитывающий весомость каждого из них:

, (1)

где Кi - единичный оценочный показатель;

ц(i) - функция нормирования весомости оценочных показателей, входящих в ранжированную последовательность:

К1>К2 > …>Кi-1>Кi . (2)

В третьей главе диссертации «Программа и методика проведения экспериментальных исследований» обоснован выбор объектов исследования, намечена цель и программа экспериментальных исследований.

Данный раздел устанавливает основные методические и организационные положения по сбору и обработке информации о количественных значениях показателей надежности машин в реальных условиях эксплуатации.

Объектами исследования явились отечественные и зарубежные тракторы, которые нашли широкое применение в природообустройстве в качестве мобильных энергетических средств (таблица 1).

Таблица 1 - Краткая характеристика объектов исследования

Тяговый класс	Марка машины	Мощность двигателя, кВт	Количество контролируемых параметров с помощью встроенных средств контроля
			уровень реализации встроенных средств контроля	Всего
			I	II	III
1,4	МТЗ-82.1	60	3	7	-	10
	МТЗ-1021	65	4	7	-	11
	Case IH JX90	66	3	4	54	61
3	Т-150К	121	4	8	-	12
	Т-150К-09	128	4	8	8	20
	New Holland Т7040	134	4	5	216	225
5	К-701	198	1	10	-	11
	К-744Р1	221	2	10	-	12
	John Deerе 8430	224	3	4	560	567

Экспериментальные данные по надежности, эксплуатационно-технологическим показателям и эксплуатационным затратам объектов исследования собирались в условиях реальной эксплуатации на агромелиоративных работах в хозяйствах Можайского и Ступинского районов Московской области. Сбор информации осуществлялся по плану [NМT] в соответствии с ГОСТ 27.410-87 методом сплошного хронометража и периодических наблюдений. Полученные сведения были обобщены и дополнены данными ФГУ «Спецмелиоводхоз».

Объем выборки и длительность наблюдений оценивался доверительной вероятностью 0,8 и относительной ошибкой 10…15%. Собранный материал обрабатывался и систематизировался согласно стандартным методикам. Результаты наблюдений приводились к значениям условного эталонного трактора путем перемножения на соответствующие коэффициенты согласно стандартной методике.

В целях формирования системы оценочных показателей эксплуатационной технологичности устанавливались основные методические и организационные положения по сбору и обработке данных экспертного опроса.

Средневзвешенную необходимость (в %) применения j-го показателя для оценки эксплуатационной технологичности определяли по формуле:

, (3)

где xi - число ответов в группе с рекомендацией применять j-й показатель в %;

Ккi - коэффициент компетентности группы;

n - число групп экспертов.

Решение о включении j-го показателя в систему оценок принимали, если xi >70%.

В четвертой главе диссертации «Результаты обработки экспериментальных и статистических исследований» изложены основные результаты статистических исследований: определены показатели надежности машин, получена количественная оценка эксплуатационной технологичности машин.

В результате обработки статистических данных были определены показатели надежности основных систем и агрегатов объектов исследования, которые представлены в таблице 2, на рисунках 5 и 6.



Таблица 2 - Значения показателей надежности объектов исследования (за 1000 мото-ч)

Тяговый класс	Марка машины	Среднее число отказов по группам сложности	Средняя наработка на отказ,мото-ч	Параметр потока отказов, ед./ч•103	Среднее время восстановления, ч	Коэффициент технической готовности
		I гр.	II гр.	III гр.
1,4	МТЗ-82.1	10,06	7,01	0,79	56,0	17,9	16,0	0,778
	МТЗ-1021	8,91	5,66	0,68	65,6	15,2	14,9	0,815
	Case IH JX90	5,19	3,39	0,42	125	8,0	13,8	0,901
3	Т-150К	10,86	7,39	1,14	51,6	19,4	17,6	0,746
	Т-150К-09	7,64	7,56	0,72	71,9	13,9	15,5	0,823
	New Holland T7040	4,37	1,10	0,22	175,8	5,7	12,2	0,935
5	К-701	8,53	6,96	1,08	60,3	16,6	18,2	0,768
	К-744Р1	5,48	5,30	0,61	87,8	11,4	17,7	0,839
	John Deerе 8430	2,52	0,70	0,22	289,5	3,5	11,1	0,963

Рисунок 5 - Средняя наработка на отказ объектов исследования

Рисунок 6 - Распределение отказов по группам сложности

В результате обработки данных экспертного опроса было выявлено, что только 6 показателей, из 19 возможных имеют средневзвешенную необходимость применения xj >70 % . Следовательно, для практических целей настоящего исследования необходимо рассматривать систему выбранных показателей (таблица 3).

Таблица 3 - Система показателей оценки достигнутого уровня эксплуатационной технологичности машин

Ранг	Наименование и формула показателя	Вес
1	К1 - коэффициент контролируемости операций технического обслуживания: ККТО = NТО / NТОобщ , (4) где NТО - число операций технического обслуживания, контролируемых с помощью встроенных средств контроля; NТОобщ - общее число операций технического обслуживания, требующих контроля	1,00
2	К2 - коэффициент контролируемости операций технологического обслуживания: ККТнО = NТнО / NТнОобщ , (5) где NТнО - число операций технологического обслуживания, контролируемых с помощью встроенных средств контроля; NТнОобщ - общее число операций технологического обслуживания, требующих контроля	1,00
3	К3 - коэффициент оснащенности встроенными средствами контроля: КО = РК / РКобщ , (6) где Рк - число параметров технического состояния машины, для измерения которых имеются встроенные средства контроля; РКобщ - общие число параметров технического состояния машины, подлежащих контролю	0,75
4	К4 - коэффициент доступности при техническом обслуживании: КДТО = tТОо / (tТОо + tТОв ) , (7) где tТОо и tТОв - основная и вспомогательная трудоемкости технического обслуживания	0,50
5	К5- коэффициент доступности при технологическом обслуживании: КДТнО = tТнОо / (tТнОо + tТнОв ) , (8) где tТнОо и tТнОв - основная и вспомогательная трудоемкости технологического обслуживания	0,31
6	К6 - коэффициент доступности при техническом диагностировании: КДТД = tДо / (tДо + tДв ) , (9) где tДо и tДв - основная и вспомогательная трудоемкости диагностирования	0,19

Числовые значения обобщенного и единичных показателей системы оценки эксплуатационной технологичности объектов исследования представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Количественные значения показателей эксплуатационной технологичности объектов исследования

Класс	Марка машин	Значения единичных показателей	Значение обобщенного Показателя РЭТ
		К1	К2	К3	К4	К5	К6
1,4	МТЗ-82.1	0,15	0,14	0,08	0,69	0,45	0,34	0,49
	МТЗ-1021	0,17	0,18	0,09	0,69	0,44	0,36	0,50
	Case IH JX 90	0,24	0,61	0,33	0,78	0,63	0,55	0,57
3	Т-150К	0,14	0,13	0,08	0,55	0,42	0,32	0,49
	Т-150К-09	0,22	0,18	0,12	0,71	0,44	0,34	0,52
	New Holland T7040	0,61	0,82	0,72	0,82	0,88	0,69	0,61
5	К-701	0,14	0,14	0,07	0,57	0,42	0,31	0,49
	К-744Р1	0,22	0,18	0,09	0,71	0,55	0,33	0,51
	John Deerе 8430	0,81	0,91	0,92	0,88	0,86	0,76	0,63

Высокое значение обобщенного показателя у зарубежных машин свидетельствует о более высокой эксплуатационной технологичности их конструкций. Показатель К3 демонстрирует уровень оснащенности машин встроенными средствами контроля. Наиболее высокое значение этого показателя у тракторов New Holland T7040 и John Deerе 8430, что связано с наличием современных контрольно-информационных систем.

Графическая интерпретация значений коэффициента технической готовности и комплексного показателя эксплуатационной технологичности исследуемых машин представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 - Значение коэффициента технической готовности (а) и обобщенного показателя эксплуатационной технологичности (б) объектов исследования

При известных значениях коэффициента технической готовности КТГ и комплексного показателя эксплуатационной технологичности РЭТ определим статистическую зависимость между ними (рисунок 8).

Рисунок 8 - Статистическая зависимость коэффициента технической готовности и обобщенного показателя эксплуатационной технологичности объектов исследования

В результате аппроксимации статистической зависимости КТГ от РЭТ получаем уравнение полинома второго порядка:

У= - 5,6625х2+7,5969х - 1,5855 (10)

Величина достоверности аппроксимации R2 =0.96 говорит о наличии достаточно тесной статистической связи между исследуемыми показателями.

Полученные результаты экспериментальных и статистических исследований позволяют произвести сравнительную технико-экономическую оценку исследуемых машин, а также сформулировать экономико-математическую модель для прогнозирования эффективности использования средств механизации в зависимости от уровня эксплуатационной технологичности.

В пятой главе диссертации «Технико-экономическая оценка полученных результатов исследования» изложены основные результаты исследования, произведена оценка полученных технико-экономических показателей исследуемых машин.

Таблица 5 - Экономические показатели объектов исследования (за 1000 мото-ч)

Тяговый класс	Марка машины	Балансовая стоимость машины, тыс.руб.	Прямые затраты на эксплуатацию, тыс.руб.	Издержки от простоев, тыс.руб.	Суммарные эксплуатационные затраты, тыс.руб.	Приведенные затраты на единицу выполненных работ, руб./у.э.га
1,4	МТЗ-82.1	650	403,4	159,5	712,4	984,5
	МТЗ-1021	780	421,3	156,1	756,8	847,0
	Case IH JX 90	1260	460,7	139,1	889,6	839,4
3	Т-150К	1520	693,4	437,6	1480,6	553,5
	Т-150К-09	1840	680,8	365,9	1469,9	509,8
	New Holland T7040	3840	758,5	235,0	1876,7	493,7
5	К-701	2850	912,9	899,4	2467,8	248,7
	К-744Р1	3270	884,5	725,9	2362,5	220,8
	John Deerе 8430	5800	1166,9	361,5	2862,1	192,3

В результате анализа эксплуатационных показателей исследуемых машин, получена технико-экономическая оценка их эксплуатации, сформулированы критерии эффективности их использования, разработана методика по оптимизации уровня эксплуатационной технологичности машин в зависимости от уровня оснащенности контрольно-информационными системами.

Эффективность эксплуатации машин характеризуется величиной суммарных приведенных затрат на единицу выполненных работ (рисунок 12), которая определяется суммарными затратами на эксплуатацию машин (рисунок 11), учитывая при этом издержки, связанные с вынужденными простоями по причинам отказов (рисунок 10). 

Рисунок 9 - Балансовая стоимость машин

Рисунок 10 - Издержки от простоев машин по причинам отказов

При относительно высоких затратах на эксплуатацию у машин с более высоким показателем эксплуатационной технологичности (рисунок 11) наблюдается значительное снижение издержек от простоев (рисунок 12).

Рисунок 11 - Суммарные затраты на эксплуатацию машин (за 1000 мото-ч)



Рисунок 12 - Приведенные суммарные затраты на единицу выполненных работ

В группе тягового класса 1,4 наименьшие приведенные затраты на единицу выполненной работы наблюдаются у трактора Case IH JX90: 839,4 руб./га, наибольшие - у трактора МТЗ-82.1: 984,5 руб./га.

В группе 3-го тягового класса наблюдаются наименьшие приведенные затраты у трактора New Holland Т7040: 493,7 руб./га, наибольшие - у трактора Т-150К: 553,5 руб./га. В группе 5 тягового класса наблюдаются наименьшие приведенные затраты у трактора John Deerе 8430: 192,3 руб./га, наибольшие у трактора К-701: 248,7 руб./га. Наименьшие затраты на единицу выполненной продукции составили у тракторов: New Holland T7040 и John Deerе 8430. Все эти машины оснащены контрольно-информационными системами, а также приспособлены к наращиванию этих систем на базе CAN-совместимых устройств.

Из всех рассмотренных машин наибольший экономический эффект на агромелиоративных работах проявился у трактора John Deere 8430 и составил экономию затрат более чем на 10% по сравнению с другими тракторами в своем классе.

В качестве основного критерия оптимизации оснащенности машин контрольно-информационными системами рассматривался показатель минимума суммарных приведенных затрат на единицу выполненных работ:



, (11)

где Ц - приведенные затраты на единицу выполненных работ, руб./у.э.га;

СЭ - прямые затраты на эксплуатацию машины (без учета отчислений), руб./ч;

СО - ежегодные отчисления денежных средств по машине, руб./ч,

СП - издержки на устранение последствий отказов и вынужденных простоев, руб./ч;

WЭ - эксплуатационная производительность машины, у.э.га/ч,

Стоимость оснащения машин дополнительными контрольно- информационными системами (в случае модернизации) учитывается показателем Со.

Окончательно уравнение экономико-математической модели имеет вид:

, (12)

где СЗЧ - стоимость запасных частей, руб.;

СРР - стоимость ремонтных работ, руб.;

СПР - издержки от простоев, руб.;

ТВР - время восстановления работоспособности, ч;

WT - техническая производительность машинно-тракторного агрегата, у.э.га/ч;

КИ - коэффициент использования сменного времени;

РЭТ - обобщенный показатель эксплуатационной технологичности машины.

На основе разработанной экономико-математической модели получена оценка эффективности эксплуатации машин с различной степенью оснащенности встроенными средствами контроля, а также произведена предварительная оценка эффективности модернизации конструкции машин дополнительными контрольно-информационными системами.

На основании полученных результатов предложены рекомендации эксплуатирующим организациям и разработчикам сельскохозяйственной техники.

Проведенная научная работа позволила наметить пути для дальнейших исследований в области повышения эксплуатационной технологичности машин.



ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Произведена классификация контрольно-информационных систем по уровню автоматизации и принадлежности к средствам обеспечения эксплуатационной технологичности машин. Установлено, что по мере увеличения мощности машин растет количество встраиваемых средств контроля. Наблюдается общемировая тенденция замещения простых средств контроля на более совершенные - контрольно-информационные системы.

2. Теоретически обоснован обобщенный показатель эксплуатационной технологичности машин. Он оценивается системой единичных показателей, сформированной по результатам факторного анализа с применением метода экспертных оценок. В систему оценочных показателей вошли коэффициенты: контролируемости операций технического обслуживания, контролируемости операций технологического обслуживания, оснащенности встроенными средствами контроля, коэффициенты доступности при техническом и технологических обслуживаниях и диагностировании. Их весомость составила 1,0; 1,0; 0,75; 0,5, 0,31 и 0,19 соответственно.

3. Произведен анализ статистических данных по эксплуатации машин на агромелиоративных работах, который показал, что эффективность эксплуатации средств механизации в природообустройстве в значительной мере определяется наработкой на отказ основных систем и агрегатов, а также средним временем их восстановления. Так, самая низкая средняя наработка на отказ наблюдалась у тракторов Т-150К (51,6 ч) и МТЗ-82.1 (56,2), самое высокое - у John Deerе 8430 (247 ч) и New Holland Т7040 (157,6 ч).

4. Доказано, что повышение уровня оснащенности машин встроенными средствами контроля позволяет значительно повысить коэффициент технической готовности. Наличие контрольно-информационных систем на машинах: Case IH JX90, New Holland Т7040 и John Deerе 8430 обеспечивает высокий уровень эксплуатационной технологичности, который на 20-30% выше, чем у других машин.

5. Произведен анализ отказов по основным системам и агрегатами объектов исследования. Выяснилось, что при высоком уровне оснащения контрольно-информационными системами (тракторы New Holland Т7040 и John Deerе 8430) вероятность возникновения отказов II и III групп сложности резко снижается. Так, в общем числе отказов этих машин, на долю отказов II и III групп сложности приходится менее 30%, в то время как у остальных машин этот показатель приближается к 50%.

6. Анализ процесса эксплуатации исследуемых машин показал, что на производительность механизированного процесса влияет уровень эксплуатационной технологичности их конструкций. Наиболее высокие показатели производительности у тракторов Case IH JX90, New Holland Т7040 и John Deerе 8430, которые в среднем в 1,5-2 раза выше по сравнению с другими.

7. Получена статистическая зависимость коэффициента готовности от обобщенного показателя эксплуатационной технологичности объектов исследования. Аналитическое выражение данной зависимости носит полиноминальный характер: У= -5,6625РЭТ2+7,5969РЭТ-1,5855 при достоверности аппроксимации R2=0.96, что говорит о тесной статистической связи.

8. Доказано, что относительно высокая стоимость рассмотренных зарубежных машин, оснащенных контрольно-информационными системами, не удорожает выполняемые работы, а, наоборот, позволяет получить экономию затрат в 50…70%. Это объясняется более высокой эксплуатационной технологичностью и техническим уровнем их конструкций.



ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

(курсивом выделены работы, опубликованные в изданиях перечня ВАК РФ)

1. Новиченко, А.И. Повышение безотказности техники средствами диагностирования [Текст] // Механизация и электрификация сельского хозяйства: теорет. и науч.-практ. журн.- М., 2006.- №10.- С.25-26.-

ISSN 0206-572X.

2. Новиченко, А.И. К вопросу оценки уровня оснащенности машин встроенными средствами контроля [Текст] / А.И. Новиченко, В.А. Евграфов // Природообустройство: науч.-практ. журн.- М., 2010.- №4.- С.84-88.-

ISSN 1997-6011.

3. Новиченко, А.И. Оптимизация контролепригодности мелиоративных и строительных машин [Текст] / А.И. Новиченко, В.А. Евграфов // Мелиорация и водное хозяйство: теорет. и науч.-практ. журн.- М., 2010.- №5.- С.57-61.-

ISSN 0235-2524.

4. Новиченко, А.И. Основные направления совершенствования технического диагностирования машин [Текст] // Природообустройство и рациональное природопользование - необходимые условия социально-экономического развития России: Сб. материалов Международной научно-практической конференции, Ч.1- М.: МГУП, 2005.- С.443-446.- ISBN 5-89231-152-Х.

5. Новиченко, А.И. Оптимизация количества контролируемых параметров технического состояния машин с целью повышения их безотказности [Текст] / А.И. Новиченко, В.А. Евграфов // Роль природообустройства в обеспечении устойчивого функционирования и развития экосистем: Сб. материалов Международной научно-практической конференции, Ч.2- М.: МГУП, 2006.- С.222-225.- ISBN 5-89231-194-5.

6. Новиченко, А.И. Оценка контролепригодности машин [Текст] // Проблемы экологической безопасности и природопользования: Сб. материалов Международной научно-практической конференции.- М.: «Норма», МАЭБП, 2006., Вып. 7.- с.97-98.- ISBN 5-85302-352-7.

7. Новиченко, А.И. Стратегии технического обслуживания и ремонта машин [Текст] / А.И. Новиченко, В.А. Евграфов // Современные проблемы развития АПК: Сб. материалов научно-практической конференции.- Волгоград: ВГСХА, 2006.- С.151-154.

8. Новиченко, А.И. Эффективность оснащения машин встроенными средствами диагностирования (на примере системы контроля расхода топлива) [Текст] // Роль природообустройства сельских территорий в обеспечении устойчивого развития АПК: Сб. материалов Международной научно-практической конференции, Ч.2.- М.: МГУП, 2007.- С.203-205.- ISBN 978-5-89231-220-2.

9. Новиченко, А.И. Оптимизация степени контролепригодности с целью повышения качества технического обслуживания [Текст] // Международный технико-экономический журнал.- М., 2007.- №1.- С.57-59.- ISSN 1995-4646.

10. Новиченко, А.И. Совершенствование системы технического сервиса машинно-тракторных агрегатов [Текст] / А.И. Новиченко, С.А. Цымбал // Роль мелиорации и водного хозяйства в реализации национальных проектов: Сб. материалов Международной научно-практической конференции, Ч.2.- М.: МГУП, 2008.- С.234-235.- ISBN 978-5-89231-244-8.

11. Новиченко, А.И. Оценка приспособленности к диагностированию машин и оборудования природообустройства [Текст] / А.И. Новиченко, А.В. Шкиленко // Роль мелиорации и обеспечении продовольственной и экологической безопасности России: Сб. материалов Международной научно-практической конференции, Ч.2.- М.: МГУП, 2009.- С.422-425.- ISBN 978-5-89231-283-7.

12. Новиченко, А.И. Обеспечение эксплуатационной технологичности машин встроенными средствами контроля [Текст] / А.И. Новиченко, А.В. Шкиленко // Социально-экономические и экологические проблемы сельского и водного хозяйства: Сб. материалов Международной научно-практической конференции, Ч.4: Технологии и средства механизации в природообустройстве.- М.: МГУП, 2010.- С.160-166.- ISBN 978-5-89231-319-3.

Размещено на Allbest.ru

...