Методика обґрунтування раціональних значень параметрів технічного обслуговування машин інженерного озброєння при їх використанні за призначенням

Размещено на http://www.allbest.ru/

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

Військовий інститут

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Спеціальність 20.02.14 - озброєння і військова техніка

Методика обґрунтування раціональних значень параметрів технічного обслуговування машин інженерного озброєння при їх використанні за призначенням

Волох Олександр Петрович

Київ - 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Військовому інженерному інституті Подільського державного аграрно - технічного університету (МО України).

Науковий керівник доктор технічних наук, професор Креденцер Борис Петрович, Військовий інститут телекомунікацій та інформатизації Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”, провідний науковий співробітник науково-дослідної лабораторії.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Солонніков Владислав Григорович, Національна академія оборони України, професор кафедри;

кандидат технічних наук, доцент Вишнівський Віктор Вікторович, Військовий інститут Київського національного університету імені Тараса Шевченка, заступник начальника науково-дослідного центру.

Провідна установа Національна академія Державної прикордонної служби України імені Б. Хмельницького, м. Хмельницький.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради ПАШКОВ С.О.

Анотація

Волох О.П. Методика обґрунтування раціональних значень параметрів технічного обслуговування машин інженерного озброєння при їх використанні за призначенням. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 20.02.14 - озброєння і військова техніка. Військовий інженерний інститут Подільського державного аграрно-технічного університету, Кам'янець-Подільський, 2006.

Дисертація присвячена теоретичному дослідженню технічного обслуговування (ТО) машин інженерного озброєння (МІО) при їх використанні за призначенням. Метою роботи є розробка пропозицій щодо удосконалення технічного обслуговування МІО при їх використанні за призначенням на основі запропонованої методики обґрунтування раціональних значень параметрів обслуговування. Для досягнення цієї мети вирішено актуальне наукове завдання, яке полягає в удосконаленні методик визначення оптимальних значень періодичності контролю та технічного обслуговування зразків МІО при їх використанні за призначенням з урахуванням технічного стану і почасової надмірності. Відмінність цього завдання від відомих полягає у врахуванні почасової надмірності та рівнів працездатності, які характеризують процес зміни технічного стану зразка МІО при його використанні за призначенням. Це дозволяє обґрунтувати раціональні значення параметрів контролю та ТО зразків МІО, які більш достовірно відображають реальні умови їх функціонування.

Ключові слова: технічне обслуговування, машини інженерного озброєння, контроль технічного стану.

Аннотация

Волох О.П. Методика обоснования рациональных значений параметров технического обслуживания машин инженерного вооружения при их использовании по назначению. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 20.02.14 - вооружение и военная техника. Военный инженерный институт Подольского государственного аграрно-технического университета, Каменец-Подольский, 2006.

Диссертация посвящена теоретическому исследованию процесса технического обслуживания (ТО) машин инженерного вооружения (МИВ) при их использовании по назначению. Целью проведённого исследования является разработка рекомендаций по усовершенствованию технического обслуживания МИВ при их использовании по назначению на основе предложенной методики обоснования рациональных значений параметров обслуживания. Для достижения этой цели получены следующие новые научные результаты:

1. Усовершенствованная методика определения оптимальных значений периодичности проведения контроля технического состояния подсистем МИВ, которые обслуживаются по состоянию, с учётом уровней работоспособности и временной избыточности.

2. Усовершенствованная методика определения оптимальных значений периодичности проведения технического обслуживания подсистем МИВ, которые обслуживаются по наработке, с учётом временной избыточности.

Отличие этих результатов от известных в данной предметной области, что определяет их новизну и сущность усовершенствования, состоит в том, что впервые для образцов МИВ в разработанных методиках предусмотрена возможность проведения ТО по состоянию с учётом динамики изменения уровней работоспособности в процессе эксплуатации и временной избыточности.

Основным практическим результатом является методика обоснования рациональных значений параметров технического обслуживания машин инженерного вооружения при их использовании по назначению. Методика носит прикладной характер и предназначена для обоснования рациональных значений параметров контроля и ТО машин инженерного вооружения с учётом динамики изменения уровней их работоспособности и временной избыточности. В её основе лежат научные результаты, полученные в диссертационной работе. С использованием этой методики проведено исследование конкретного образца МИВ, результаты которого позволили обосновать рекомендации по усовершенствованию его технического обслуживания.

Ключевые слова: техническое обслуживание, машины инженерного вооружения, контроль технического состояния.

Annotation

Voloh O.P. Method substantianation of the rational significances of parameters the machines of engineering armament technical maintenance at their use on purpose. It is manuscript.

Dissertation on the receipt of scientific degree the candidate of engineering sciences after speciality 20.02.14 "Armament and military technique". Military engineering institute of the Podilsky state agrarian-technical university, Kamenets-Podilsky, 2006.

Dissertation is devoted to theoretical research the technical maintenance of machines of engineering armament (MEA) at their use on purpose. Development of suggestions in relation to the improvement of the technical maintenance MEA at their use on purpose on the basis of the offered method substantianation of the rational significances of parameters the control and service is the purpose of work. For achievement of this purpose the actual scientific task which consists in the improvement of methods of determination the optimum values of the control periodicity and technical maintenance of the MEA standards at their use on purpose taking into account the technical state and time surplus is decided. The difference of this task from known consists in the account of time surplus and levels of capacity, which characterize the process of change of the technical state of the MEA standard at his use on purpose. It allows substantianation the rational significances of parameters the control and the MEA standards which more reliable represent the real factors of their functioning.

Keywords: technical maintenance, machines of engineering armament, control of the technical state.

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Для виконання завдань інженерного забезпечення бою (операції) широко використовуються машини інженерного озброєння (МІО) - інженерні засоби, змонтовані на автомобільному, бронетанковому чи спеціальному шасі, які вимагають для застосування спеціально підготовлених екіпажів (розрахунків). Характерною особливістю МІО є різноманітність робочого обладнання та базових шасі, які мають різні механізми погіршення запасу працездатності.

Проведений аналіз якісного стану МІО показав, що на сьогодні при їх загальній кількості біля 2,5 тис. одиниць, кількість зразків із терміном експлуатації більше 15 років складає близько 87%. Тенденція до погіршення якісного стану МІО зберігається і на кінець 2010 року частка техніки із терміном експлуатації більше 15 років буде складати майже 95%. Це говорить про те, що найближчим часом для багатьох зразків МІО може настати критичний період через їх моральне та фізичне старіння. Одним із основних напрямків виходу із ситуації, що склалась, в Державній програмі розвитку ЗС України на 2006-2011 роки передбачається проведення заходів подовження строків експлуатації озброєння та військової техніки шляхом гарантованого технічного обслуговування (ТО) та відновлення.

Існуюче на сьогодні технічне обслуговування МІО носить планово-попереджувальний характер і передбачає проведення наступних видів ТО, що відрізняються між собою періодичністю та обсягами: контрольний огляд (КО), щоденне технічне обслуговування (ЩТО), номерні ТО - ТО-1, ТО-2 та сезонне ТО. Аналіз існуючого ТО показав на його низьку ефективність в умовах обмеженого фінансування Збройних Сил України та виявив ряд недоліків, які не дозволяють забезпечити в повній мірі необхідний рівень надійності МІО. Основними недоліками є: недостатньо обґрунтовано значення параметрів обслуговування - періодичності проведення та обсягів робіт ТО, які в своїй більшості є завищеними і не задовольняють вимогам їх мінімальної необхідності для підтримання необхідного рівня технічного стану МІО; стратегії та види ТО є єдиними для зразків МІО різного цільового призначення, незважаючи на відмінність механізмів погіршення їх технічного стану; відсутні операції, які виконуються за технічним станом.

Відомі наукові результати, отримані під час дослідження питань організації технічного обслуговування складних технічних систем, не в повній мірі враховують специфічні особливості й фактори, що впливають на надійність МІО. Зокрема, не враховується їх структура, що призводить до неоптимальності і неузгодженості режимів обслуговування різних функціонально пов'язаних підсистем, що входять в один зразок МІО; не враховується почасова надмірність для проведення ТО; мало уваги приділено дослідженню питань вартості відновлювальних робіт в процесі експлуатації МІО.

Таким чином, виникає протиріччя між високими вимогами до технічного обслуговування машин інженерного озброєння при їх використанні за призначенням та обмеженими можливостями щодо забезпечення цих вимог по причині скорочення фінансування та недосконалості існуючого науково-методичного апарату. Створення такого апарату складає сутність наукового завдання, що вирішується у роботі.

Усе вищевикладене визначило необхідність та актуальність наукових досліджень у даній предметній галузі, направлених на удосконалення технічного обслуговування МІО при їх використанні за призначенням.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана в рамках науково-дослідних робіт "Розробка пропозицій щодо удосконалення системи технічного обслуговування інженерної техніки", шифр “Експлуатація” (реєстраційна картка № 0106U002496) та "Розробка методичного посібника з організації річного технічного обслуговування інженерного озброєння", шифр "Арциз", які проводились у Військовому інженерному інституті Подільського державного аграрно-технічного університету, замовниками яких є Центральне управління інженерних військ ГУОЗ КСП Збройних Сил України. Особисто автором в даних НДР розроблено математичні моделі і методики визначення оптимальної періодичності проведення ТО та контролю МІО при їх використанні за призначенням, а також раціональний перелік операцій проведення ТО інженерної техніки.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є розробка пропозицій щодо удосконалення технічного обслуговування МІО при їх використанні за призначенням на основі запропонованої методики обґрунтування раціональних значень параметрів обслуговування.

Задачі, які необхідно вирішити для досягнення поставленої мети:

1. Аналіз існуючого технічного обслуговування МІО і обґрунтування напрямків його удосконалення.

2. Декомпозиція зразка МІО на окремі підсистеми і обґрунтування вибору найбільш доцільної стратегії обслуговування для кожної із них.

3. Удосконалення методик визначення оптимальних значень періодичності проведення контролю технічного стану та обслуговування відповідних підсистем зразка МІО.

4. Розробка методики обґрунтування раціональних значень параметрів ТО зразків МІО в цілому при їх використанні за призначенням.

5. Дослідження ТО конкретного зразка МІО та суміщення операцій обслуговування його окремих підсистем в єдиний комплекс робіт для зразка в цілому.

6. Формулювання практичних рекомендацій по удосконаленню ТО однотипних зразків МІО із їх техніко-економічною оцінкою.

Об'єкт дослідження: технічне обслуговування зразків МІО при їх використанні за призначенням.

Предмет дослідження: параметри технічного обслуговування зразків МІО при їх використанні за призначенням.

Методи дослідження: теорії ймовірності й математичної статистики - для розробки математичних моделей і удосконалення методик оптимізації періодичності ТО та контролю технічного стану МІО при їх використанні за призначенням; експертного опитування - для уточнення тривалості операцій контролю та ТО підсистем МІО при їх використанні за призначенням; сітьового планування та управління - для розробки сітьових моделей процесу контролю технічного стану та виконання ТО підсистем МІО при їх використанні за призначенням.

Наукова новизна одержаних результатів. Удосконалена методика визначення оптимальних значень періодичності проведення контролю технічного стану підсистем машин інженерного озброєння, що обслуговуються за станом, з урахуванням рівнів працездатності та почасової надмірності. Відмінність цього результату від відомих, що визначає його новизну і сутність удосконалення, полягає у тому, що вперше для підсистем машин інженерного озброєння в розробленій методиці передбачена можливість проведення технічного обслуговування за станом з урахуванням динаміки зміни рівнів працездатності та почасової надмірності.

Удосконалена методика визначення оптимальних значень періодичності проведення технічного обслуговування підсистем машин інженерного озброєння, що обслуговуються за наробітком, з урахуванням почасової надмірності. Відмінність цього результату від існуючих, що визначає його новизну і сутність удосконалення, полягає у врахуванні почасової надмірності - допустимого часу проведення технічного обслуговування та відновлення працездатності підсистем машин інженерного озброєння, що дозволяє отримати результати розрахунків, які більш достовірно відображають реальні умови експлуатації.

Практичне значення одержаних результатів. Одержані наукові результати можуть знайти практичне застосування під час обґрунтування раціональних значень параметрів ТО існуючих, а також перспективних зразків МІО з метою розробки рекомендацій щодо удосконалення їх ТО для забезпечення необхідного рівня надійності МІО, заданого нормативною документацією.

Результати роботи планується для використання під час розробки нового “Керівництва з експлуатації інженерного озброєння у Збройних Силах України” (акт комісії Центрального управління інженерних військ ГУОЗ КСП Збройних Сил України від 16.10.2006 р. № 328/2/3 1211 інж.). Вони реалізовані у навчальному процесі Військового інженерного інституту ПДАТУ під час проведення занять з дисципліни “Експлуатація та ремонт інженерної техніки”, а також під час виконання курсантами дипломних проектів (акт комісії ВІІ ПДАТУ від 21.09.2006 р. № 3459).

Особистий внесок здобувача. Основні наукові й прикладні результати дисертаційної роботи отримані здобувачем самостійно. Зі спільних публікацій особисто здобувачу належить таке: у [1] - розробка математичної моделі періодичного ТО об'єктів озброєння та військової техніки; у [4] - отримання розрахункового співвідношення для визначення оптимального значення періодичності контролю технічного стану об'єктів озброєння та військової техніки; у [5] - розробка математичної моделі технічного обслуговування за станом машин інженерного озброєння при їх використанні за призначенням; у [6] - отримання аналітичних співвідношень для визначення середніх питомих витрат на проведення відновлювальних робіт. Ідеї співавторів у роботі не використовувались.

Апробація результатів роботи. Основні наукові результати дисертаційної роботи оприлюднені на міжвузівській науково-практичній конференції "Сучасні напрямки розвитку Сухопутних військ ЗС України" (27-28 жовтня 2005 р., м. Одеса), на І і II Міжнародних науково-практичних конференціях "Військова наука та освіта: сьогодення та майбутнє" (24-25 листопада 2005 р. та 12-13 жовтня 2006 р., м. Київ), а також на постійнодіючих науково-технічних семінарах ВІТІ НТУУ “КПІ” та ВІКНУ ім. Тараса Шевченка в період з 2004 по 2006 роки.

Публікації. Основні наукові результати опубліковані у шести статтях (дві статті без співавторів) у фахових виданнях, в одній тезі доповідей, викладено у двох звітах про НДР.

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Загальний обсяг складає 175 сторінок машинописного тексту, з яких 37 сторінок займають ілюстрації, таблиці, додатки та список використаних джерел, який складається з 73 найменувань.

2. Основний зміст

інженерний озброєння технічний обслуговування

У вступі сформульовано актуальність роботи, мету і завдання дослідження, визначено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, наведено апробації і публікації, а також основні положення, що виносяться на захист.

У першому розділі проведено аналіз існуючого технічного обслуговування МІО при їх використанні за призначенням і результатів дослідження в даній предметній галузі; сформульовано мету та викладено загальну постановку завдання дослідження; проведено декомпозицію зразка МІО на окремі закінчені функціональні підсистеми з вибором відповідних стратегій для їх обслуговування, а також обґрунтовано показники якості функціонування МІО.

Проведений аналіз існуючого технічного обслуговування МІО при їх використанні за призначенням виявив ряд недоліків, які призводять до надмірних витрат людських і матеріальних ресурсів, значного часу простою МІО на ТО та значного недовикористання ресурсу МІО. Основними недоліками є: низька ефективність профілактик; велика кількість видів ТО та обсяг обов'язкових операцій; неврахування реального технічного стану МІО на момент проведення ТО.

Аналіз наукових результатів досліджень в даній предметній галузі показав, що деякі питання, пов'язані з науковим обґрунтуванням параметрів ТО, потребують додаткових досліджень. Так, існуючі математичні моделі та методики організації ТО зразків МІО не враховують резерв часу, передбачений організацією використання МІО за призначенням, структуру зразків, можливість обслуговування їх за технічним станом; мало досліджені питання вартості відновлювальних робіт в процесі експлуатації.

Проведений аналіз показав, що одним із напрямків удосконалення існуючого технічного обслуговування МІО при їх використанні за призначенням може бути наукове обґрунтування параметрів обслуговування МІО з урахуванням їх структури, почасової надмірності та рівнів працездатності.

Усе це дозволило сформулювати мету і загальну постановку завдання дослідження. Показано, що для досягнення мети доцільно реалізувати наступний загальний підхід до дослідження: декомпозиція зразка МІО на окремі функціонально закінчені підсистеми з обґрунтуванням вибору для них найбільш доцільних стратегій обслуговування (із періодичним чи ТО за станом), визначення для кожної підсистеми оптимальних значень періодичності ТО з урахуванням резервів часу і особливостей функціонування, а також суміщення операцій обслуговування окремих підсистем в єдиний комплекс робіт ТО для зразка в цілому.

З метою урахування структури проведено декомпозицію типового зразка МІО на окремі закінчені функціональні підсистеми (в подальшому об'єкти) та обґрунтовано вибір стратегії ТО для кожної із них. Показано, що для таких об'єктів, як силова установка, трансмісія і ходова частина, електрообладнання доцільно обрати стратегію обслуговування із періодичним ТО, а для робочого обладнання - стратегію ТО за станом.

Обрано два показника якості функціонування об'єктів МІО: комплексний показник надійності - коефіцієнт технічного використання К_тв, який враховує простої об'єкта, пов'язані із проведенням ТО і відновлення працездатності, та показник вартості - середні питомі витрати на проведення відновлювальних робіт, що припадають на одиницю часу перебування об'єкта у працездатному стані. Ці показники в подальшому використано у якості цільових функцій під час визначення оптимальної періодичності проведення контролю технічного стану та ТО.

У другому розділі розроблено удосконалену методику визначення оптимальних значень періодичності проведення контролю технічного стану підсистем МІО, що обслуговуються за станом, з урахуванням рівнів працездатності та почасової надмірності (перший науковий результат). В основу методики покладено інформацію щодо характеру зміни технічного стану об'єкта - його рівнів працездатності. Це дозволяє здійснювати індивідуальний підхід до планування термінів проведення контролю технічного стану однотипних об'єктів МІО на основі використання об'єктивних даних щодо закономірностей розвитку та прояву відмов зразків.

Об'єктом розгляду обрано підсистему МІО, для організації обслуговування якої визначено стратегію ТО за станом. Для виявлення передумов до появи потенційних несправностей такого об'єкта передбачено проведення контролю технічного стану з періодичністю Т_к (невипадкова змінна величина), за результатами якого робиться висновок про необхідність проведення ТО з метою усунення цих передумов чи відновлювальних робіт.

Вихідними даними для розробки методики є: функція розподілу (ФР) наробітку t_н1 об'єкта до переходу з першого (початкового) рівня запасу працездатності на другий (у передвідмовний стан) F₁(t)=P{t_н1<t}; ФР наробітку t_н об'єкта до переходу з другого рівня запасу працездатності у стан відмови F(t)=1-exp(-лt); функції розподілу: тривалості t_к контролю технічного стану об'єкта F_к(t)= P{t_к< t}, тривалості t_то проведення ТО об'єкта Ф(t)=P{t_то< t}, тривалості t_в відновлення об'єкта F_в(t)= P{t_в< t}; допустимий час (t_д1) та відновлення (t_д) проведення ТО та контролю технічного стану - невипадкові змінні величини; середні витрати на проведення ТО (с_то), відновлення (с_в) та контролю технічного стану об'єкта (с_к).

Прийняті обмеження та припущення: після закінчення ТО і відновлення працездатності об'єкт повністю відновлюється; вважається, що відмови об'єкта виявляються миттєво в момент їх виникнення (стани прихованих відмов відсутні); вважається, що t_в>t_то>t_к, розглядається період експлуатації об'єкта до капітального ремонту.

Задача зводиться до отримання аналітичних співвідношень для обраних показників якості функціонування K_тв(Т_к) і C(Т_к), визначення оптимальних значень періодичності контролю технічного стану об'єкта та відповідних їм екстремальних значень K_тв(Т_к) і C(Т_к).

Показано, що в якості математичної моделі процесу функціонування об'єкта із ТО за станом доцільно обрати напівмарківський випадковий процес x(t), у відповідності до якого об'єкт у довільний момент часу може знаходитись в одному із станів, представлених на рис. 1: е₀ - стан, в якому об'єкт працездатний і має початкові властивості; е₁ - стан, в якому об'єкт має знижений запас працездатності; е₂ - стан, в якому проводиться відновлення працездатності за допустимий час ; е₃ , е₄ - стани, в яких проводиться контроль технічного стану об'єкта відповідно на другому і першому рівнях запасу працездатності (витрата часу ); е₅ - стан, в якому проводиться ТО за допустимий час ; е₆ - стан, в якому об'єкт простоює на відновленні після витрати часу ; е₇, е₈ - стани, в яких об'єкт простоює під час проведення контролю технічного стану (після витрати резерву часу ); е₉ - стан, в якому проводиться ТО після витрати резерву часу ; Е₊, Е_- - області працездатних і непрацездатних станів об'єкта відповідно.

За допомогою цієї моделі отримані аналітичні залежності коефіцієнта технічного використання K_тв(Т_к) та середніх питомих витрат C(Т_к) від періодичності контролю технічного стану Т_к:

K_тв(Т_к)={M_н1+А{ M_н +F(Т_к) M_в+[1- F(Т_к)][M_к + F(Т_к) M_то]}+

+ [1- F₁(Т_к)]M_к}{M_н1+А{ M_н +F(Т_к)t_в+[1- F(Т_к)][ t_к+ F(Т_к) t_то]}+ [1- F(Т_к)] t_к}^--1 (1)

C(Т_к) = {F(Т_к)А[c_вt_в+c_то[1- F(Т_к)] t_то] +c_к t_к {А[1- F(Т_к)]+ [1- F₁(Т_к)]}}

{M_н1+А{ M_н +F(Т_к) M_в+[1- F(Т_к)][M_к + F(Т_к) M_то]}+ [1- F₁(Т_к)]M_к}^-1 (2)

де A= F₁(Т_к){1- [1- F(Т_к)]²}^-1.

Вирази (1) та (2) отримані в загальному вигляді при довільних законах розподілу F(t), F₁(t), F_к(t), Ф(t), F_в(t). Під час розрахунків у ці вирази підставляють конкретні види теоретичних функцій розподілу, отримані в результаті обробки дослідних статистичних даних.

Для визначення оптимальних значень періодичності Т_к контролю технічного стану об'єкта необхідно взяти похідні від отриманих цільових функцій по Т_к і прирівняти їх до нуля. Проте ця процедура призводить до надмірно громіздких формул, незручних для інженерних розрахунків. Тому оптимальні значення періодичності контролю та відповідні їм екстремальні значення K_тв(Т_к) і C(Т_к) доцільно визначати графічним методом із графіків функцій (1) та (2) відповідно.

Відмінність даної методики від відомих, що складає її новизну і сутність удосконалення, полягає у комплексному врахуванні динаміки зміни рівнів працездатності та почасової надмірності, яка використовується для контролю технічного стану, обслуговування та відновлення об'єкта МІО.

У третьому розділі розроблено удосконалену методику визначення оптимальних значень періодичності технічного обслуговування підсистем МІО, що обслуговуються за наробітком, з урахуванням почасової надмірності.

В якості об'єкта розгляду обрана підсистема МІО, для якої передбачена стратегія обслуговування із періодичним ТО. В такому об'єкті проводиться два види відновлювальних робіт: планове ТО із періодичністю проведення Т (невипадкова змінна величина) та позапланові (поточні) ремонти.

Вихідними даними для розробки методики є: наробіток t_н об'єкта до відмови із відомою (заданою) ФР F(t); тривалості проведення ТО та відновлення - випадкові величини t_то та t_в із довільними ФР Ф(t)=P{t_то< t} і F_в(t)= P{t_в< t} відповідно; середні витрати на проведення ТО (с_то) та відновлення (с_в); допустимий час проведення ТО (t_д1) та відновлення (t_д) - невипадкові змінні величини.

Прийняті припущення та обмеження: відмови, що виникають у підсистемі МІО, проявляються миттєво; після закінчення будь-якого виду відновлювальних робіт початкові властивості об'єкта повністю відновлюються; вважається, що t_в >t_то; розглядається період експлуатації до капітального ремонту.

Необхідно знайти аналітичні співвідношення для обраних показників якості функціонування підсистеми МІО, визначити оптимальні значення періодичності обслуговування та відповідні їм екстремальні значення даних показників.

Показано, що в якості математичної моделі процесу функціонування підсистеми МІО із періодичним ТО доцільно обрати випадковий регенеруючий процес x(t), який у довільний момент часу може знаходитись в одному із станів, представлених на рис. 2: е₀ - стан, в якому об'єкт працездатний; е₁, е₂ - стани, в яких на об'єкті проводяться відповідно відновлення працездатності за допустимий час t_д і ТО за допустимий час t_д1; е₃, е₄ - стани, в яких проводяться відповідно ТО і поточний ремонт після витрати резерву часу t_д, t_д1;Е₊, Е_- - області працездатних і непрацездатних станів об'єкту відповідно. Точками регенерації такого процесу є моменти переходу у стан е₀.

На основі цієї моделі отримані аналітичні залежності обраних показників якості підсистеми МІО від періодичності Т проведення ТО:

(3)

(4)

Вирази (3) та (4) отримані в загальному вигляді при довільних законах розподілу F(t), Ф(t), F_в(t). Під час розрахунків у ці вирази підставляють конкретні види теоретичних функцій розподілу, отримані в результаті обробки дослідних статистичних даних.

Необхідні умови існування екстремуму функцій K_тв(Т_к) і C(Т_к) визначаються шляхом диференціювання виразів (3) та (4) по Т і прирівнювання похідних до нуля:

(5)

(6)

де - інтенсивність відмов об'єкта.

Перевірка достатніх умов існування екстремуму функцій та зводиться до перевірки виконання нерівностей:

(7)

 (8)

(9) (9)

де

(10)

Екстремальні значення та визначаються із виразів:

(11)

(12)

Дана методика, на відміну від існуючих в предметній області, що розглядається, враховує почасову надмірність - допустимий час проведення ТО () та відновлення працездатності () об'єкта.

В четвертому розділі викладено загальну методику обґрунтування раціональних значень параметрів обслуговування МІО та її практичну реалізацію для розробки рекомендацій щодо удосконалення ТО конкретного зразка МІО - шляхопрокладача БАТ-2 із техніко-економічною оцінкою цих рекомендацій.

Дана методика є прикладною і призначена для визначення раціональних значень періодичності контролю та ТО, а також відповідних їм значень обраних показників якості функціонування зразків МІО при їх використанні за призначенням. В основу запропонованої методики покладено наукові результати, отримані у попередніх розділах.

Методика передбачає виконання наступних етапів:

1. Збір та обробка статистичних даних про відмови, тривалості перебування підсистем на відповідних рівнях запасу працездатності, тривалості проведення контролю технічного стану, ТО та відновлення працездатності зразків МІО при їх використанні за призначенням (п. 4.3).

2. Декомпозиція зразка МІО на окремі підсистеми з обґрунтуванням вибору для них найбільш доцільних стратегій ТО (періодичного чи за станом) (п.п. 1.4, 4.2).

3. Розробка та розрахунок сітьових моделей виконання комплексу робіт по обслуговуванню кожної підсистеми для визначення порядку та тривалості виконання операцій ТО (п. 4.2).

4. Отримання розрахункових співвідношень для показників якості функціонування підсистем МІО (розд. 2 та 3).

5. Розрахунок оптимальних значень періодичності обслуговування та контролю підсистем МІО, а також відповідних їм екстремальних значень показників якості (розд. 2 та 3).

6. Суміщення операцій обслуговування окремих підсистем в єдиний комплекс робіт ТО для зразка в цілому (п. 4.4).

7. Оцінка впливу відхилення від оптимальних значень періодичності ТО (контролю) на обрані показники якості (п. 4.4).

8. Обґрунтування рекомендацій щодо удосконалення ТО зразків МІО при їх використані за призначенням (п. 4.5).

9. Техніко-економічна оцінка запропонованих рекомендацій (п. 4.6).

В процесі реалізації методики було обґрунтовано можливість зменшення кількості видів ТО шляхопрокладача БАТ-2, проведено оптимізацію періодичності контролю та ТО його підсистем по коефіцієнту технічного використання K_тв, здійснено суміщення операцій обслуговування окремих підсистем в єдиний комплекс робіт ТО та оцінено вплив відхилення (і - номер підсистеми, ) періодичності від своїх оптимальних значень на (при раціональній періодичності обслуговування ). Результати таких розрахунків наведено у табл. 1, де д_і - відносне зменшення коефіцієнта технічного використання і-ї підсистеми при збільшенні оптимального значення періодичності контролю та ТО на величину .

Із таблиці видно, що зміна оптимальної періодичності обслуговування окремих підсистем в сторону збільшення призводить до відносного зниження коефіцієнта технічного використання K_тв від 0,01 до 4,9%, що досить прийнятно для інженерних розрахунків.

Значення коефіцієнта технічного використання зразка БАТ-2 в цілому визначається за формулою

(13)

де - уточнене (після процедури суміщення) значення коефіцієнта технічного використання і-ї підсистеми;

N - загальна кількість підсистем (N=4).

Таблиця 1 Уточнені значення максимуму коефіцієнта технічного використання

Номер підсистеми	Найменування підсистеми	Оптимальне значення періодичності ТО (контролю), год.		, год.		ді, %
1	Силова установка	160	0,9859	40	0,9847	0,2
2	Трансмісія і ходова частина	190	0,9899	10	0,9898	0,01
3	Електрообладнання	?	0,9945	-	0,9945	0
4	Робоче обладнання	100	0,99	100	0,9407	4,9

Розрахунки показали, що даний показник для шляхопрокладача БАТ-2 становить K_тв=0,911 з урахуванням почасової надмірності та K_тв=0,851 без урахування такої, що задовольняє вимогам по забезпеченню надійності даного зразка МІО відповідно до існуючих нормативних документів.

Виграш за коефіцієнтом простою K_пр=1-K_тв за рахунок зменшення часу простою зразка МІО при використанні почасової надмірності і раціональній періодичності контролю та обслуговування Т_к=Т=Т_р=200 год. буде складати 40,4 %.

Для перевірки достовірності отриманих результатів проведено перевірку сумісності значень коефіцієнтів технічного використання, розрахованих за отриманими методиками, із статистичними значеннями даних показників, отриманими в результаті обробки статистичної інформації про експлуатацію зразків БАТ-2 за деякий тривалий період експлуатації.

Результати розрахунків, проведених на основі необхідних статистичних даних за період експлуатації зразків БАТ-2 до капітального ремонту (600 год.) для обсягу вибірки k=64 одиниці (зразків БАТ-2) та k=52 одиниці (робочого обладнання), показали, що із заданою довірчою ймовірністю в=0,95 розрахункові значення знаходяться у межах отриманого довірчого інтервалу, що свідчить про достовірність отриманих результатів (табл. 2).

Таким чином, для удосконалення ТО зразка МІО при його використанні за призначенням (на прикладі шляхопрокладача БАТ-2), що складає сутність рекомендацій, пропонується: замість номерних ТО-1 та ТО-2 ввести один вид обслуговування - ТО-П (періодичне) із періодичністю проведення 200 год.; для обслуговування робочого обладнання використовувати стратегію ТО за станом; заміну паливно-мастильних матеріалів проводити у відповідності до експлуатаційних характеристик цих матеріалів за необхідності; операції ТО виконувати екіпажем машини відповідно до розроблених сітьових моделей проведення ТО із залученням двох спеціалістів-ремонтників із ремонтних підрозділів.

Таблиця 2. Результати перевірки достовірності отриманих результатів

Оцінка	Робочого обладнання	Зразка в цілому
	розрахункова	за даними експлуатації	розрахункова	за даними експлуатації
Математичного очікування	0,917	0,891	0,794	0,806
Довірчий інтервал I0,95	-	[0,858; 0,924]	-	[0,768; 0,844]

Результати техніко-економічної оцінки запропонованих рекомендацій показали, що економія трудовитрат E_w на обслуговування одного зразка БАТ-2 у період експлуатації до капітального ремонту (600 год.) буде складати 10-15%, а приріст ефективності використання ремонтного підрозділу ДE_p - 15-20%; скорочення штатної чисельності особового складу одного ремонтного підрозділу, який залучається до обслуговування техніки, на 2 чол. дасть економічний ефект, який буде складати 14,5 тис. грн. на рік для спеціалістів-ремонтників строкової служби та 22,5 тис. грн. на рік для спеціалістів-ремонтників контрактної служби.

Показано, що отримані наукові і практичні результати роботи можуть бути використані для побудови суміщеного плану-графіка ТО усієї техніки конкретної частини (підрозділу) інженерних військ під час планування її експлуатації.

Висновки

В дисертаційній роботі наведене теоретичне узагальнення та нове рішення актуального наукового завдання, яке полягає в удосконаленні методик визначення оптимальних значень періодичності контролю та обслуговування зразків МІО при їх використанні за призначенням з урахуванням технічного стану і почасової надмірності.

Головні наукові результати роботи:

- удосконалена методика визначення оптимальних значень періодичності проведення контролю технічного стану підсистем машин інженерного озброєння, що обслуговуються за станом, з урахуванням рівнів працездатності та почасової надмірності;

- удосконалена методика визначення оптимальних значень періодичності проведення технічного обслуговування підсистем машин інженерного озброєння, що обслуговуються за наробітком, з урахуванням почасової надмірності.

Відмінність цих наукових результатів від відомих в даній предметній галузі, що визначає їх новизну і сутність удосконалення, полягає у тому, що вперше для зразків МІО в розроблених моделях і методиках передбачена можливість проведення ТО за станом з урахуванням динаміки зміни рівнів працездатності в процесі експлуатації та почасової надмірності.

Головним практичним результатом роботи є методика обґрунтування раціональних значень параметрів обслуговування машин інженерного озброєння, в основі якої лежить декомпозиція зразка МІО на окремі функціонально закінчені підсистеми, обґрунтування для кожної з них найбільш доцільної стратегії обслуговування (періодичним чи за станом), розрахунок оптимального значення періодичності контролю технічного стану і обслуговування із використанням отриманих наукових результатів та наступним суміщенням операцій обслуговування окремих підсистем в єдиний комплекс робіт ТО для зразка в цілому.

За такого підходу виникає можливість реалізувати в практиці інженерних військ в процесі експлуатації МІО прогресивний метод ТО - за станом, а також використовувати внутрішні резерви (зокрема, почасові), закладені в порядку використання МІО за призначенням.

Використання цієї методики для дослідження конкретного зразка МІО (шляхопрокладача БАТ-2) показало її ефективність і доцільність практичного використання. З її допомогою були обґрунтовані практичні рекомендації щодо удосконалення ТО шляхопрокладача БАТ-2, які полягають в уточнені термінів проведення, а також тривалості та черговості виконання операцій ТО.

Техніко-економічна оцінка цих рекомендацій показала, що їх впровадження може забезпечити підвищення ефективності використання ремонтного підрозділу на 15-20%, щорічну економію трудовитрат на обслуговування одного зразка БАТ-2 близько 10-15%, а витрат коштів на утримання спеціалістів-ремонтників від 14,5 тис. грн. до 22,5 тис. грн. на рік.

При цьому значення комплексного показника надійності - коефіцієнта технічного використання БАТ-2 забезпечується на рівні 0,851 без урахування та 0,911 з урахуванням почасової надмірності, що перевищує рівень цього показника, визначений нормативною документацією. Це відповідає його збільшенню (порівняно із існуючим значенням) на 5,3%, а з урахуванням почасової надмірності - на 11,5%.

Достовірність отриманих результатів підтверджується збігом теоретичних розрахунків із результатами, отриманими під час обробки статистичної інформації про експлуатацію зразків БАТ-2.

Слід зазначити, що наукові і практичні результати мають подвійне застосування, тобто можуть бути використані для обґрунтування раціональних значень параметрів ТО не тільки МІО, але й інших зразків озброєння і військової техніки.

Список опублікованих автором праць за темою дисертації

1. Креденцер Б.П., Волох О.П. Модель періодичного технічного обслуговування об'єктів озброєння та військової техніки // Збірник наукових праць Військового інституту телекомунікацій та інформатизації Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”. - Вип. №2. - К.: ВІТІ НТУУ “КПІ”, 2005. - С. 53-56.

2. Волох О.П. Методика оптимізації періодичності технічного обслуговування машин інженерного озброєння за показниками надійності і середніх питомих витрат // Збірник наукових праць Військового інституту телекомунікацій та інформатизації Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”. - Вип. №1. - К.: ВІТІ НТУУ “КПІ”, 2006. - С. 4-9.

3. Волох О.П. Методика обґрунтування раціональних значень періодичності технічного обслуговування машин інженерного озброєння під час експлуатації // Збірник наукових праць Військового інституту Київського національного університету імені Тараса Шевченка. - Вип. № 1. - К.: ВІКНУ, 2005. - С. 29-35.

4. Креденцер Б.П., Волох О.П., Кривцун В.І. Оптимізація періодичності контролю технічного стану об'єктів озброєння і військової техніки за відсутності самостійного прояву відмов // Збірник наукових праць Військового інституту Київського національного університету імені Тараса Шевченка. - Вип. № 2. - К.: ВІКНУ, 2006. - С. 77-82.

5. Креденцер Б.П., Волох О.П. Модель технічного обслуговування за станом машин інженерного озброєння при їх використанні за призначенням // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Серія: Військово-спеціальні науки. - № 12-13. - К.: КНУ, 2006. - С. 14-19.

6. Креденцер Б.П., Волох О.П. Визначення середніх питомих витрат під час проведення технічного обслуговування за станом систем в процесі експлуатації // Збірник наукових праць Військового інституту Київського національного університету імені Тараса Шевченка. - Вип. № 3. - К.: ВІКНУ, 2006. - С. 30-37.

7. Креденцер Б.П., Волох О.П. Методика оптимізації періодичності технічного обслуговування об'єктів озброєння і військової техніки в процесі експлуатації по показнику середніх питомих витрат // Матеріали міжвузівської науково-практичної конференції "Сучасні напрямки розвитку Сухопутних військ ЗС України". - Одеса: ООЛІСВ, 2005. - С. 84-85.

8. Розробка методичного посібника з організації річного технічного обслуговування інженерного озброєння: Звіт про НДР / Військовий інженерний інститут Подільського державного аграрно-технічного університету. - Кам'янець-Подільський, 2003. - 154 с.

9. "Експлуатація": Розробка пропозицій щодо удосконалення системи технічного обслуговування інженерної техніки: Звіт про НДР (проміжний) / Військовий інженерний інститут Подільського державного аграрно-технічного університету. - Кам'янець-Подільський, 2006. - 138 с.

Размещено на Allbest.ru

...