Определение периодичности технического обслуживания
Периодичность ТО (lто) – это нормативная наработка (в километрах пробега или часах работы) между двумя последовательно проводимыми однородными работами или видами ТО.
Как отмечалось ранее (§ 1.6), при техническом обслуживании применяются две тактики доведения изделия до требуемого технического состояния: по наработке (I-1) и по состоянию (I-2). Поэтому при первой тактике определяется периодичность контроля, которая переходит в исполнительскую часть операции с коэффициентом повторяемости K1=1 (см. § 1.6). При второй тактике определяется периодичность контроля, а исполнительская часть операции выполняется по потребности в зависимости от результатов контроля, т.е. 1 
K2≥0.
Методы определения периодичности ТО подразделяются на простейшие (метод аналогии по прототипу); аналитические, основанные на результатах наблюдений и основных закономерностях ТЭА; имитационные, основанные на моделировании случайных процессов. Рассмотрим наиболее распространенные методы.
4.2.1 Определение периодичности ТО по допустимому уровню безотказности
Этот метод основан на выборе такой рациональной периодичности, при которой вероятность отказа F элемента не превышает заранее заданной величины (рисунок 4.1), называемой риском.
Вероятность безотказной работы
 | (4.1) |
где хi — наработка на отказ;
Rд — допустимая вероятность безотказной работы, γ=1-F;
хγ — гамма-процентный ресурс.
Для агрегатов и механизмов, обеспечивающих безопасность движения, Rд=0,9—0,98; для прочих узлов и агрегатов Rд=0,85—0,90.
Определенная таким образом периодичность значительно меньше средней наработки на отказ (см. рисунок 4.1) и связана с ней следующим образом: l0=βп 
, где βп — коэффициент рациональный периодичности, учитывающий величину и характер вариации наработки на отказ или ресурса, а также принятую допустимую вероятность безотказной работы (таблица 4.1).
На рисунке 4.2 приведены распределения наработки на отказы двух элементов (1 и 2), имеющих одинаковые средние наработки ( 1= 2= ), на разные вариации, причем υ1 l02.
Таким образом, чем меньше вариация случайной величины, тем большая периодичность ТО при прочих равных условиях может быть назначена.
Рисунок 4.1 – Определение периодичности ТО по допустимому
Рисунок 4.2 – Влияние вариации на оптимальную периодичность
Поэтому одной из главных задач технической эксплуатации является принятие технологических и организационных мер по сокращению вариации наработки на отказ профилактируемых элементов:
— повышение качества ТО и ремонта;
— выдерживание назначенных периодичностей, т.е. регулярность ТО;
— группировка автомобилей при конкретном обслуживании по возрасту и условиям эксплуатации, обеспечивающая относительную однородность технического состояния.
Таблица 4.1 – Коэффициент рациональной периодичности при различных значениях допустимой вероятности безотказной работы и коэффициента вариации ресурса
| Rд | Коэффициент вариации ресурса | |||
| 0,2 | 0,4 | 0,6 | 0,8 | |
| 0,85 | 0,80 | 0,55 | 0,40 | 0,25 |
| 0,95 | 0,67 | 0,37 | 0,20 | 0,10 |
Преимущества метода: простота и учет риска. Недостатки метода:
— неполное использование ресурса изделия, так как lо lо;
— отсутствие прямых экономических оценок последствий отказа (косвенный учет – при назначении риска F).
— при незначительных экономических и других последствиях отказа;
— для массовых объектов, когда влияние каждого из них на надежность изделия в целом невелико (несиловые крепежные детали);
— при практической невозможности или большой стоимости последовательной фиксации изменения параметров технического состояния (электропроводка, транзисторы, гидро- и пневмомагистрали);
— при необходимости минимизировать риски, затраты на которые перекрываются экономией по другим статьям (доставка опасных и скоропортящихся грузов, доставка точно в срок, специальные операции).
4.2.2 Определение периодичности ТО по закономерности изменения параметра технического состояния и его допустимому значению
Как известно, для группы автомобилей (или элементов) изменение параметров технического состояния по наработке является случайным процессом (см. раздел 1.4) Y(l, t)и графически изображается пучком функций Yi=ψ(l,t).
Проведем анализ этой ситуации и выделим условно из этого пучка три изделия с разной интенсивностью а изменения параметра технического состояния (рисунок 4.3): максимальной (1), средней (2) —выделяем или вычисляем, минимальной (3).
— Определим средний ресурс (изделие № 2) хр2 при Yпд.
— Построим при фиксированной наработке всех изделий р2 график 5 плотности вероятности распределения параметра технического состояния f1(Y) для всей совокупности изделий.
— Если периодичность ТО l’то будет равна р2, то значительная часть изделии (F1 на рисунке 4.3) откажет при наработке х Yпд.
Рисунок 4.3 – Определение периодичности l по допустимому значению
и изменению параметра технического состояния
— Назначим допустимое для данного изделия значение риска Fд.
— Уменьшим периодичность ТО до величины l»то таким образом, чтобы вероятность отказа была равна или меньше допустимой Fд (сдвиг по стрелке 4 на рисунке 4.3).
— Получим новое распределение плотности вероятности отказа, f2(Y) — 6 на рисунке 4.3.
— При этой периодичности обеспечиваются заданные условия, а именно:
б) вероятность, что отказ возникнет раньше постановки на ТО: Р(хi
μ — коэффициент максимально допустимой интенсивности изменения параметра технического состояния.
Его превышение означает, что риск отказа до направления изделия на обслуживание будет больше заданного, т.е. F2>Fд1.
Коэффициент μ зависит от вариации наработки до отказа, заданного значения вероятности безотказной работы при межосмотровой наработке (рисунок 4.4) и вида закона распределения.
Для нормального закона распределения
| μ=1+tдυ, | (4.3) |
где tд=(апд—а)/σ— нормированное отклонение, соответствующее доверительному уровню вероятности.
Для закона Вейбулла
 | (4.4) |
где Г — гамма-функция;
т — параметр распределения.
Чем больше υили Rд, тем больше μ и меньше периодичность ТО.
Рисунок 4.4 – Влияние коэффициента вариации υ
на коэффициент максимально допустимой интенсивности μ
Таким образом, оценив значение μи определяя в процессе эксплуатации интенсивность изменения параметра технического состояния конкретного изделия ai (конструктивный параметр), можно прогнозировать его безотказность в межосмотровом периоде:
— при ai>апд=μa изделие откажет до технического обслуживания с вероятностью F2.
Пример. Определить рациональную периодичность lто контроля и регулирования тормозного механизма грузового автомобиля с пневматическим приводом при работе в городских условиях, обеспечивающую с вероятностью 90 % сохранение работоспособности между ТО. Исходные данные:
При коэффициенте вариации υ=0,15
Средний ресурс (при Rд=0,5 и tд=0) р=11 тыс. км.
— сокращение вариации увеличивает при прочих равных условиях периодичность ТО;
— ориентация при определении lто на средние данные ( 
, кривая 2 на рисунок 4.3) не может обеспечить высокую безотказность между ТО (F≈0,5).
— учет фактического технического состояния изделия (диагностика);
— возможность гарантировать заданный уровень безотказности F;
— учет вариации технического состояния. Недостатки метода:
— отсутствие прямого учета экономических факторов и последствий;
— необходимость получать (или иметь) информацию о закономерностях изменения параметров технического состояния Y=ψ(l, x).
— объекты с явно фиксируемым и монотонным изменением параметра технического состояния (постепенные отказы) – регулируемые механизмы (тормоза, сцепление, установка передних колес, клапанный механизм);
— при реализации стратегии профилактики по состоянию.
4.2.3 Технико-экономический метод
Этот метод сводится к определению суммарных удельных затрат на ТО и ремонт и их минимизации. Минимальным затратам соответствует оптимальная периодичность технического обслуживания l0. При этом удельные затраты на ТО C1=d/l, где l — периодичность ТО; d — стоимость выполнения операции ТО.
Рисунок 4.5 – Изменение d и СI в зависимости от периодичности ТО
Рисунок 4.6 – Изменение L и СII в зависимости от периодичности ТО
При увеличении периодичности разовые затраты на ТО (d)или остаются постоянными, или незначительно возрастают (рисунок 4.5, а), а удельные затраты значительно сокращаются (рисунок 4.5, б).
Увеличение периодичности ТО, как правило, приводит к сокращению ресурса детали или агрегата (рисунок 4.6, а)и росту удельных затрат на ремонт: СII=c/L (рисунок 4.6, б), где с — разовые затраты на ремонт; L —ресурс до ремонта. Выражение U=СI+СII=СΣ является целевой функцией, экстремальное значение которой соответствует оптимальному решению. В данном случае оптимальное решение соответствует минимуму удельных затрат. Определение минимума целевой функции и оптимального значения периодичности ТО проводится графически (рисунок 4.7) или аналитически в том случае, если известны зависимости СI =f(l) и СII=ψ(l).
Если при назначении уровня риска учитывать потери, связанные с дорожными происшествиями, то технико-экономический метод применим для определения оптимальной периодичности операций, влияющих на безопасность движения.
— учет экономических последствий принимаемых решений (l0); простота, ясность, универсальность.
Рисунок 4.7 – Изменение удельных затрат СI, СII, СΣ в зависимости
от периодичности ТО
— необходимость в достоверной информации о стоимости операций ТО и ремонта, влияния периодичности ТО на ресурс элемента;
— отсутствие учета вариации (случайность) всех показателей (L, x, d, с);
— отсутствие гарантии определенного уровня безотказности.
— для сложных и дорогих систем (элементов, агрегатов), не оказывающих прямого влияния на безопасность (смена масел и смазок, фильтров, регулировочные работы, сцепление, клапанный механизм, антикоррозионная защита кузова и др.);
— для определения периодичности ТО по группе автомобилей, работающих в одинаковых условиях.
4.2.4 Экономико-вероятностный метод
Этот метод обобщает предыдущие и учитывает экономические и вероятностные факторы, а также позволяет сравнивать различные стратегии и тактики поддержания и восстановления работоспособности автомобиля.
Как уже отмечалось, одна из стратегий (СII) сводится к устранению неисправностей изделия по мере их возникновения, т.е. по потребности. Удельные затраты при этом
 | (4.5) |
где x, xmin, xmах — средняя, минимальная и максимальная наработки на отказ; с — разовые затраты на ремонт, т.е. на устранение отказа.
Преимуществом этой стратегии является простота – ожидание отказа и его устранение. Основным недостатком – неопределенность состояния изделия, которое может отказать в любое время. Кроме того, затрудняются планирование и организация ТО и ремонта.
Альтернативная стратегия (СI) предусматривает предупреждение отказов и неисправностей, восстановление исходного или близкого к нему состояния изделия до того, как будет достигнуто предельное состояние. Эта стратегия реализуется при предупредительном ТО, предупредительных заменах деталей, узлов, механизмов и т.д. Причем возможны две тактики реализации этой стратегии (см. раздел 1.6): по наработке (I-1) и по техническому состоянию (I-2).
Рассмотрим последовательно определение периодичности ТО экономико-вероятностным методом при тактике (I-1) – профилактика по наработке.
Постановка задачи: требуется определить с учетом вариации наработки на отказ оптимальную периодичность l0 при которой суммарные удельные затраты на предупреждение (ТО) и устранение (Р) отказов будут минимальны, а риск отказа известен.
1 Исходными данными являются:
— наработка на отказы х1(в виде плотности вероятности f(x))при эксплуатации изделия без профилактики (рисунок 4.8);
— разовая стоимость выполнения профилактических (d)и ремонтных (с) работ.
2 Определяем базу для сравнения, удельные затраты на устранение отказов без профилактики, т.е. при стратегии II (формула (4.5)).
3 Выбираем целевую функцию – суммарные удельные затраты на предупреждение (ТО) и устранение (Р) отказов U=СI-1+СII=СΣ. Оптимальная периодичность ТО l0 соответствует минимуму целевой функции.
4 Назначаем исходную периодичность ТО lр=х (см. рисунок 4.8), которая делит все поле возможных отказов на две группы:
Рисунок 4.8 – Схема определения периодичности ТО
Таблица 4.2 – К схеме определения периодичности ТО
| Параметр | Вид стратегии | |||||||||||||||||||||||||
| II — ремонт | I — профилактика | |||||||||||||||||||||||||
| Наработка на отказ | xi C 0 I-1, то для данного элемента рационально проводить ТО по наработке с оптимальной периодичностью l01; — Если СII 0 I-1, то для данного элемента нерационально предупреждать отказы (ТО), а достаточно их устранять, т.е. реализовать стратегию II – ремонт по потребности со средней наработкой до отказа 10 Построим карту профилактической операции (рисунок 4.9), которая показывает зависимость суммарных удельных затрат на ТО и ремонт при тактике профилактики I-1. На карте профилактической операции можно выделить три характерные зоны.
Рисунок 4.9 – Карта профилактической операции Зона А — зона экономической нецелесообразности профилактической стратегии, так как СII 0 I-1. Это также внеэкономическая зона, используемая при определении l0, когда необходимо гарантировать высокую безотказность, несмотря на затраты (например, специальные операции, доставка особо опасных грузов, военные операции и т.д.). Зона Б — зона предпочтительности по экономическим показателям профилактической стратегии (I-1) над ремонтной (II), так как СII≥C 0 I-1. Внутри этой зоны по организационным причинам (например, одновременное выполнение группы операций ТО, имеющих разную оптимальную периодичность) можно изменять фактическую периодичность, сохраняя условие СII≥C 0 I-1. Зона В — зона относительной стабильности профилактической стратегии, внутри которой колебания фактической периодичности (от l’0 до l»0) приводят к незначительному изменению CI-1. Это допуск при планировании ТО, который обычно составляет ±10 % от l0. В таблице 4.2 и на рисунке 4.10 приведены результаты определения периодичности ТО рассмотренным методом при следующих исходных данных: Полученные данные позволяют сделать следующие выводы. а) Минимальные удельные затраты (CI-1)min=0,47 ре/1000 км соответствуют оптимальной периодичности ТО l0=6 тыс. км. б) Применение профилактической стратегии I-1 с оптимальной периодичностью ТО сокращает удельные затраты по сравнению с ремонтом по потребности (II) в 2,1 раза (100 и 47 %). в) Отклонение от оптимальной периодичности сокращает эффективность профилактической стратегии. Например, при lр= — увеличиваются по сравнению с оптимальными в 1,5 раза (с 0,47 до 0,7); — сокращаются по сравнению с ремонтной стратегией (II) примерно только на 30 % (100 и 70 %). г) При постановке автомобилей на ТО целесообразно и реально интервальное планирование периодичности. Например, при lто=4—8 тыс. км затраты изменяются в пределах (0,55-0,47)/0,47=0,17, или 17 %. д) При оптимальной периодичности риск отказа составляет 9,5 %; F(x=6 тыс. км)=0,095 (см. таблицу 4.2). При увеличении периодичности по сравнению с оптимальной риск увеличивается (в пределе до 1), а при сокращении – уменьшается. Таким образом, при профилактике наблюдается смешанная (I и II) стратегия обеспечения работоспособности.
Рисунок 4.10 – Изменение суммарных удельных затрат СΣ и вероятности отказа в межосмотровый период F в зависимости от периодичности ТО В экономико-вероятностном методе, так же как и при определении оптимальной периодичности по безотказности, используют понятие коэффициента рациональной периодичности
при υx 2lр (см. рисунок 4.8). Эти элементы при lр достаточно только контролировать (диагностировать), а исполнительскую часть операции производить при последующем ТО, т.е. при х=2lр. Таким образом, реализуется стратегия I-2, т.е. определение периодичности ТО экономико-вероятностным методом с учетом технического состояния. Действительно, для части изделий, имеющих потенциальную наработку до отказа xi>2lр (см. рисунок 4.8), можно было бы не проводить исполнительскую часть операции с периодичностью lр и не доводить при этом параметр технического состояния до номинального или близкого к нему значения (Yi→Yн). Но для этого необходимо при периодичности lр провести контроль технического состояния всех изделий (за исключением уже отказавших с вероятностью F, для которых реализуется стратегия II), т.е. применить тактику проведения профилактики по состоянию (I-2).
Рисунок 4.11 – Выбор оптимальной периодичности ТО экономико-вероятностным методом при заданном уровне безотказности в межосмотровом периоде Таблица 4.4 – Стратегии и тактики обеспечения работоспособности
При данной тактике все изделия можно разделить на три группы: — изделия, отказавшие с вероятностью F при наработке х xi>lр. Если им не проводить ТО при lр, то они с вероятностью R1откажут в интервале lр-2lр. Следовательно, этим изделиям при lр необходимо выполнить контроль стоимостью dки исполнительскую часть операции стоимостью dи, а разовая стоимость профилактической операции составит dп=dк+dи; — изделия, имеющие с вероятностью R2=1-F-R1потенциальную наработку на отказ xi>2lр, для которых при lр достаточно ограничиться контролем (dк), a исполнительскую часть операции «отложить», по крайней мере, до наработки 2lр. Для них стоимость профилактической операции dп=dк. Удельные затраты при реализации тактики ТО по наработке (I-2) Далее графически или аналитически (формула (4.10)) определяют оптимальную периодичность l02 и минимальные удельные затраты при реализации тактики ТО по состоянию С 0 I-2.
Величина С 0 I-2сравнивается с СII=с/ Можно рассматривать изделия, которые потенциально потребуют выполнения исполнительской части при 3lр, 4lр и т.д. Это повысит требования к точности контрольной части операции, увеличит ее стоимость dки серьезно усложнит расчеты и организацию работ, не внеся значительных уточнений в их результаты. Дополнительные преимущества определения периодичности ТО экономико-вероятностным методом по состоянию изделия: — более полное использование потенциального ресурса изделия; — возможность увеличения периодичности ТО по сравнению с профилактикой по наработке (l02>l01); — возможность сокращения средней трудоемкости профилактической операции, так как ее исполнительская часть выполняется по потребности в зависимости от технического состояния. Основной недостаток, вернее условие применения этой тактики, связан с ростом стоимости профилактической операции dпиз-за более сложного и дорогостоящего контрольно-диагностического оборудования и необходимости иметь персонал высокой квалификации. — определение периодичности ТО дорогостоящих операций, оказывающих существенное влияние на безотказность, дорожную и экологическую безопасность автомобилей; — разграничение сфер рационального использования профилактических тактик по наработке (I-1) и состоянию (I-2); — оценка стоимости сокращения риска F возникновения отказа; — определение эффективности использования и сравнения диагностического оборудования; — оценка возможности применения предупредительного ремонта (замены) деталей, агрегатов, систем автомобиля; — использование данного методического подхода при решении других задач ТЭА: определение размера запасов, численности персонала, пропускной способности средств обслуживания, резервирования и т.д. Дата добавления: 2017-08-01 ; просмотров: 8566 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ Источник |
