НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

УДК 65

Россия, МГТУ им. Н.Э. Баумана

avb@bmstu.ru

Введение

В ремонтном производстве восстанавливается работоспособность изделий (при текущем ремонте), а также исправность и ресурс изделий и составных частей (при капитальном ремонте) [1]. Ремонтный процесс включает в себя все этапы восстановления изделия и его составных частей, в том числе вспомогательные процессы: организационно-технические, снабженческо-сбытовые, транспортные и др. [7]. На рис. 1 показаны основные элементы и операции ремонтного производства и связи между ними. Структура ремонтного передела отличается обилием подсистем и сложностью связей ними, поэтому для обеспечения нормального функционирования ремонтного производства требуется налаженная технология поставки запчастей и комплектующих [8]. Этой цели невозможно добиться без использования систем моделирования, позволяющих оценить эффективность производственного процесса [9].

Рис. 1. Схема производственного процесса ремонта сложной машины

Технологический процесс – это часть производственного процесса, содержащая действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства. Примерами технологических процессов, входящих в ремонтное производство, могут служить наружная мойка машины, разборка изделия и его узлов [3], очистка, дефектация, восстановление деталей и др. [3, 4].

Технологические процессы устанавливают определенную последовательность выполнения работ по ремонту изделия или его составной части. Технологические процессы, в свою очередь, подразделяются на технологические операции, которые включают в себя установы, технологические и вспомогательные переходы, приемы, позиции.      Для выполнения технологических процессов на производственных участках предприятия организуют рабочие места, которые оснащают технологическим оборудованием, технологической и организационной оснасткой [10].

Постановка задачи оптимизации предупредительных замен

Эксплуатация парков машин порождает как плановые и неплановые потоки на техническое обслуживание и ремонт. Обозначим интенсивность потока первого типа через λ(t), а интенсивность потока второго типа через ω(t).

Оба потока нуждаются в управлении системой ТО и ремонта, базисом которого являются соответствующие нормативы [2]. Поток на регламентированные ТО и ремонты разделяется на потоки по наработке и техническому состоянию машин. В зависимости от назначения и конструктивных особенностей машин ТО и ремонта регулируется различными ступенями выполнения технических воздействий [5, 6]. В качестве примера рассмотрим систему ремонта и технического обслуживания предприятия ООО «НПФ СтоКрат».

Она разделяется на три подсистемы. Первая подсистема распространяется на 20 типов машин, образующих 67 групп. Для них действует четырёхступенчатое обслуживание, включающее: ЕО, ТО-1, ТО-2, ТО-3, СО, а также текущий и капитальный ремонт сборочных единиц и полнокомплектных машин.

Вторая подсистема охватывает 17 типов машин, образующих 40 групп. В этом случае  предусмотрено трехступенчатое обслуживание: ЕО, ТО-1, ТО-2, СО, текущий и капитальный ремонт сборочных единиц и машин. Однако для 9 типов машин, образующих 17 групп капитальный ремонт не предусмотрен.

Третья подсистема включает 8 типов, образующих 27 групп машин, по которым осуществлять двухступенчатое обслуживание: ЕО, ТО, и плановый текущий ремонт сборочных единиц и машин.

На каждую подсистему влияет надёжность и качество машин, условия эксплуатации, требуемые ресурсы, ограничения в действиях, направленных на достижение установленной цели и др. Совокупность изделий, потребовавших операций ТО, изменяются по мере нарастания наработки машин в случайные моменты и случайной последовательности. Если операции выполнять в соответствии с их оптимальной периодичностью, вероятность безотказной работы машин в периодах между обслуживаниями возрастёт, но при этом отчётливо увеличится количество машин на ТО и ремонты, и следовательно затраты на их выполнение, а время работы техники ощутимо сократится.

Таким образом, встает задача поиска наиболее рациональной группировки операций cпозиций периодичности, трудоёмкости и стоимости. Группировка операций по видам осуществляется в основном двумя типами методов. Принципиальная особенность методов первого типа в том, что периодичность видов ТО и ремонта задаётся изготовителями машин. В этом случае каждая операция, влияющая на безопасность работы машины, присоединяется к виду ТО или ремонта, периодичность которого меньше оптимальной периодичности выполнения данной операции и больше приближается к нему в сравнении с другими. В эту группу операций входят работы, объединённые предупреждением опасных отказов систем, сборочных единиц, соединений и деталей машин. Во второй тип методов операции включаются в соответствующий вид ТО или ремонта на основе минимизации затрат на их выполнение. Задача группирования работ в оптимальные виды ТО и ремонта состоит в том, чтобы изменяя значения периодичностей операций, обнаружить удовлетворительные значения базовой периодичности обслуживания для машин в целом. При этом минимизируются затраты на ТО и ремонт за цикл эксплуатации техники  с учётом ущерба от простоев в технических воздействиях.

Так происходит сокращение количества и, соответственно, времени неплановых ремонтов  за счет предупредительных замен сборочных единиц, узлов и деталей при плановых ТО и ремонтах

,

где ,  – соответственно продолжительность и сокращение времени неплановых ремонтов при выполнении предупредительных замен изделий.

Вместе с тем, это приводит к увеличению времени  пребывания машин в плановых ТО и ремонтах

,

где  – приращение времени на предупредительные замены при плановых ТО и ремонтах.

Однако приращение  существенно меньше продолжительности устранения отказов машин . Это объясняется тем, что при неплановых ремонтах требуется подготовка машин (приемка, мойка, контроль технического состояния и др.), продолжительность которой в случае замен изделий при плановых ТО и ремонтах не требует учёта, поскольку заранее выполняется подготовка производства работ (комплектация и доставка требуемых запасных частей на посты или места эксплуатации машин, восстановление изделий обратного фонда), сокращающая, в том числе и время ожидания начала обслуживания и др.

Нормативное время выполнения ТО и ремонта равно . Таким образом, выполнение предупредительных замен позволяет повысить техническую готовность машин

                                                                          (1)

С учетом введенных соотношений формула (1) примет вид

.                                              (2)

где  – коэффициент, учитывающий долю времени технических воздействий, приходящуюся на сменное время; - коэффициент использования организационных резервов.

По мере сокращения периодичности предупредительных замен, с одной стороны, снижаются затраты на неплановые ремонты, с другой – увеличивается стоимость плановых ТО и ремонтов.

Периодичность замен в агрегатном подходе к ремонту

При агрегатном методе ремонта периодичность замен сборочных единиц, узлов и деталей будет оптимальна, если привести к минимуму суммарные затраты на обеспечение работоспособности  с учетом компенсации простоев машин за цикл эксплуатации минимальны:

,

,

где  – суммарные затраты на устранение отказов при неплановом ремонте;  – стоимость изделия; – стоимость транспортирования ремонтного фонда до места выполнения ремонта;  – стоимость расходуемых материалов при замене изделия;  – стоимость работ по устранению отказа;  – затраты на компенсацию простоев машин в неработоспособном состоянии;  – суммарные затраты на сопутствующие ТО и неплановому ремонту предупредительные замены изделий. Кроме того, справедливо соотношение .

Обозначим через ,  суммарные затраты для изделия j-го наименования. Эти величина рассчитываются последующей формуле:

,  ,

где ,  - количество k-ых отказов и i-ых предупредительных замен изделий за цикл эксплуатации.

При  и  имеем

, .

Если сборочные единицы, узлы и детали заменяются после отказов, то величину  можно рассчитать по формуле

.

При предупредительных заменах

,

где ,  - соответственно интенсивность и ведущая функция потока отказов изделий j-го наименования на интервале от I - 1до i-ой замены.

С учётом сделанных предпосылок, целевая функция принимаем вид

,

где  ­ затраты на n плановых ТО и ремонтов за цикл эксплуатации машины.

Обозначим период между i-1 и i предупредительными заменами (;) через Δt и рассмотрим два варианта определения стратегии замен в течение цикла эксплуатации: периодичность замен изделий 1) Δt=const или 2) Δt=var.

В первом случае «подбирается» такое значение Δt=const, при котором суммарные затраты за цикл эксплуатации будут минимальны . Такой подход с достаточной достоверностью применим при простом процессе восстановления. Однако, для определения Δt=const требуются показатели долговечности и безотказности элементов конструкции за весь цикл эксплуатации. Это ограничивает применение модели для новых и модернизированных изделий.

При сложных процессах восстановления более приемлемым будет вариант Δt=var, при котором учитываются ресурсы деталей до первой и последующих замен. В этом случае предупредительные замены могут выполняться с периодичностью равной наработкам до первого и последующих отказов изделий, а соответствующий минимум затрат на выполнение ТО и ремонтов определяется рассматриваемой для каждого интервала Δt=var функцией

,

где .

Минимум функции при i=1 соответствует значению , при i=2 – величине  и т.д. Если рассчитанная периодичность i-ой предупредительной замены имеет значение в интервале наработки между n и n+1 плановыми техническими воздействиями, то решение о моменте замены j-ого изделия принимается из условия

.

Таким образом, группированием предупредительных замен изделий относительно плановых ТО и ремонтов формируется достаточно рациональная программа, которая, в общем случае, позволяет оценить и сократить объем работ, номенклатуру и количество запасных частей за цикл эксплуатации машины.

Заключение

Предложенная методика и статистический анализ характерных отказов и неисправностей деталей, лимитирующих надежность, позволили разработать карту надежности механизма подъема платформы автомобилей-самосвалов семейства МАЗ, которая дает возможность наглядно показать место расположения деталей и узлов, лимитирующих надежность агрегатов и содержит характеристики распределения ресурсов деталей в виде кривых спада надежности. Полученные вероятности безотказной работы позволили рассчитать среднюю наработку на отказ и выявить гамма-процентный ресурс деталей, который имеют или превышают не менее 80 или 90% изделий данного вида, лимитирующих надежность.

Список литературы

1.              Александровская Л.Н., Афанасьев А.П., Лисов А.А. Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем. М.: Логос, 2001. 208 с.

2.              Катаргин В.Н. Автоматизация проектирования системы технического обслуживания и ремонта автомобиля // Вестник КГТУ. Вып. 4. Информатизация в образовании. Красноярск: КГТУ, 1996. С. 87-93.

3.              Кузнецов Е.С., Болдин А.П., Власов В.М. Техническая эксплуатация автомобилей. М.: Наука, 2001. 535 с.

4.              Лаврищев С.А., Ковалев Р.Н. Рационализация процесса технического осмотра подвижного состава автомобильного транспорта // Транспорт Урала. 2012. №1 (32). С. 82-85.

5.              Марков О.Д. Автосервис: Рынок, автомобиль, клиент. М.: Транспорт, 1999. 270 с.

6.              Миротин Л.Б. Управление автосервисом. М.: Экзамен, 2004. 320 с.

7.              Перфилов А.С., Павлов А.П. Обеспечение повышения уровня технического состояния парка машин на основе использования ремонтных комплектов // Автотранспортное предприятие. 2012. № 1. С. 53-55.

8.              Николаев А.Б., Солнцев А.А., Саная А.Г., Якунин П.С. Методы организации и моделирования дилерских сетей // В мире научных открытий. 2012. № 12 (36). С. 163‑174.

9.              Еремина Т.И., Солнцев А.А., Якунин П.С. Процессно-ориентированная имитационная модель функционирования предприятия технического обслуживания // Имитационное моделирование систем управления: сб. науч. тр. МАДИ. М.: МАДИ, 2012. С. 84‑90.

10.          Хабибуллин Р.Г. Основы формирования фирменной системы технического обслуживания и ремонта автомобилей (на примере автоцентров КАМАЗ) : дисс. ... канд. техн. наук. М., 2000. 184 с.