Лабы по ТЭТТМ

x = ∑x jω j , j

гдеj - номеринтервала.

Дляданныхтаблицы15 имеем:

х = 7·0,06+9·0,12+11·0,19+13·0,25+15·0,20+17·0,13+19·0,05 = 13,0 тыс. км.

Таким образом, если бы периодичность ТО равнялась средней наработке на отказ, то более 60 % изделий в рассматриваемом примере отказали бы до обслуживания.

Среднеквадратическое отклонение

где j – число интервалов. Коэффициент вариации

υ= σх =113,26 0,1.

8.Важным показателем надежности является интенсивность отказов λ(х)

–условная плотность вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого изделия, определяемая для данного момента времени при условии, что отказа до этого момента не было. Аналитически для получения λ(х) необходимо элементарную вероятность dт/dх отнести к числу элементов, не отказавших к моменту х, т.е.

λ

2

1

х

Рисунок 3.3 – Изменение интенсивности постепенных (1) и внезапных

(2) отказов

75

λ(х) = (dmdx ) /[n − m(x)].

Так как вероятность безотказной работы R(x)=[n – m(x)]/n, то λ(х) = dmdx nR1(x) . Учитывая, что f (x) = 1n dmdx , получаем

Таким образом, интенсивность отказов равна плотности вероятности отказа, деленной на вероятность безотказной работы для данного момента времениилипробега.

Так как R(х) = 1 - т(х)/п, то после дифференцирования dRdx = − 1n dmdx

Так как λ(x) = dmdx Rn1 , то можно записать: λ(x) = − R1 dRdx , откуда после интегрирования

R = exp − ∫x λ(x)dx .

0

Рисунок 3.4 – Графическое изображение случайной величины где 1 – гистограмма; 2 – полигон распределения; 3 – интегральная

функция отказов; 4 - интегральная функция безотказной работы.

Эта универсальная формула определения вероятности безотказной работы невосстанавливаемого элемента для любого закона распределения. Зная интенсивность отказов, можно для любого момента времени или пробега определить вероятность безотказной работы. Существуют внезапные и постепенные отказы (рисунок 3.4). Последние описывают работу так называемых стареющих элементов.

76

оказывает лишь незначительное действие по сравнению с суммарным влиянием всех остальных.

Экспоненциальный закон (однопараметрический - λ). При экспоненциальном законе распределения вероятность безотказной работы не зависит от того, сколько проработало изделие с начала эксплуатации, а определяется конкретной продолжительностью рассматриваемого периода или пробега ∆х, называемого временем выполнения задания. Таким образом, эта модель не учитывает постепенного изменения параметров технического состояния, например, в результате изнашивания, старения и других причин, а рассматривает так называемые нестареющие элементы и их отказы. Экспоненциальный закон используется чаще всего при описании внезапных отказов, продолжительности разнообразных ремонтных воздействий и в ряде других случаев:

Для этого закона λ =1 x; x =σ; υ =1.

Закон распределения Вейбулла-Гнеденко проявляется в модели так называемого слабого звена. Если система состоит из группы независимых элементов, отказ каждого из которых приводит к отказу всей системы, то в такой модели рассматривается распределение времени (или пробега) достижения предельного состояния системы как распределение соответствующих минимальных значений хi, отдельных элементов:

хс = min(x1; х2 ;...; хn ).

Функция распределения этой величины может быть выражена следующей зависимостью:

78

где a и b – параметры распределения.

Примером использования распределения Вейбулла-Гнеденко является распределение ресурса подшипника качения. Этот ресурс ограничивается ресурсом одного из элементов (шарика, ролика, конкретного участка сепаратора и т.д.).

Значение аналитических зависимостей состоит в том, что если известен вид закона (на основе опыта, литературных источников, наблюдений) и его параметры, то можно расчетными методами, не проводя объемных наблюдений, воспроизвести (прогнозировать) ожидаемые вероятности отказов и других состояний изделий и процессов. Например, для нормального закона необходимо знать два параметра ( х,σ ), а для экспоненциального - один ( х или

λ), чтобы рассчитать вероятность отказов и безотказной работы.

Если на основании имеющихся наблюдений или анализа механизма возникновения отказов можно предположить о реализации определенного теоретического закона распределения случайных величин, то соответствующие показатели можно рассчитать аналитически.

Так, для нормального закона при расчетах часто пользуются понятием нормированной функции Ф(z), для которой принимается новая случайная величина z = (x − x) / σ , так называемое нормированное отклонение. Тогда

Для нормированной функции составлены таблицы, облегчающие расчеты (приложение)

Пример 1. Определить вероятность первой замены детали при наработке автомобиля с начала эксплуатации 70 тыс. км. Распределение наработки до первого отказа подчиняется нормальному закону с параметрами: x = 95 тыс. км; σ = 30 тыс. км.

Используя понятие нормированной функции, определим нормированное отклонение z = (x − x) / σ = (70-95)/30 = -0,83.

Р(х) = Ф(z) = Ф(-0,83).

По приложению 5 находим Ф(-0,83) = 0,20.

Таким образом, примерно 20% автомобилей потребуют замены деталей при пробеге с начала эксплуатации до 70 тыс. км.

Вероятность отказа в интервале пробега x1-x2 определяется разностью

P(x2) - P(x1) = Ф(z2) - Ф(z1)

79

Пример 2. Определить вероятность отказа той же детали в интервале пробега от x1 = 70 тыс. км до x2 = 125 тыс. км. Определяем: z1 = -0,83; z2 = (125 - 95)/30 = 1. По приложению находим Ф(-0,83) = 0,20; Ф(1) = 0,84. Таким образом, вероятность отказа детали в интервале пробега 70-125 тыс. км составляет 0,64, т.е. у 64 % автомобилей в этом интервале пробега ожидается отказ детали и потребуется ее замена или ремонт.

Аналогичные таблицы и «вероятностные бумаги», облегчающие расчеты, имеются для экспоненциального и ряда других законов распределения.

Таким образом, умение оценивать случайные величины позволяет в реальной эксплуатации:

-во-первых, перейти от ожидания стихийного появления событий (отказы изделия, требования на услуги ТО и ремонт, заправку и др.) к инструментальному описанию и объективному предвидению их реализаций с определенной вероятностью, что позволяет подготовить и приспособить производство к эффективному освоению соответствующих требований;

-во-вторых, принять риск в качестве объективной реальности, свойственной любой деятельности, особенно эксплуатационной. Поэтому для успешной производственной деятельности важно не стремиться полностью исключить риск (что нереально для случайных процессов), а уметь его оценить

ивыбрать с учетом возможных отрицательных и положительных последствий.

Вопросы для самопроверки

1.Опишите виды закономерностей изменения технического состояния автомобилей.

2.Охарактеризуйте закономерности изменения технического состояния автомобилей по его наработке.

3.Охарактеризуйте закономерности случайных процессов изменения технического состояния автомобилей.

4.Опишите основные положительные аспекты оценки случайной величины при реальной эксплуатации автомобилей.

80

4 Система обеспечения работоспособности автомобилей

4.1 Понятие об управлении и информации

Одной из основных задач технической эксплуатации является определение путей и методов наиболее эффективного управления техническим состоянием и работоспособностью автомобильного парка, поэтому управление является одной из важнейших функций инженера.

Содержание и методы управления меняются в зависимости от места инженера в иерархии управления: руководство непосредственно рабочими, инженерами, техниками; участком, цехом или предприятием; группой предприятий. Однако, в существе управления, его технологии имеется много общих черт на всех уровнях управления.

Управление начинается с получения и обработки информации о состоянии системы, на основе которой принимается соответствующее решение, за которым следуют действия, переводящие управляемую систему из одного в другое необходимое состояние,

Таким образом, управление представляет собой процесс преобразования информации в определенные целенаправленные действия, переводящие управляемую систему (автомобиль, цех, предприятие или отрасль) из исходного в заданное или оптимальное состояние. К основным этапам управления и принятия решений относятся: определение цели системы; получение информации о состоянии системы; обработка и анализ информации; принятие управляющих решений; доведение решения до исполнителей; реализация управляющего воздействия и получение реакции системы.

Определение цели, стоящей перед системой технической эксплуатации, должно быть увязано с целями системы более высокой) ранга и соответствовать целям автомобильного транспорта, а последние – целям народного хозяйства.

Обычно система или подсистема имеет несколько целей, которые графически могут быть описаны с помощью дерева целей (ДЦ) – упорядоченной иерархии целей, выражающей их соподчинения и взаимосвязи. Единственная вершина ДЦ – соответствует генеральной цели или цели высшего ранга. Затем происходит декомпозиция (разложение) цели высшего уровня на ряд целей первого уровня, затем второго и т. д. Построение ДЦ осуществляется таким образом, что между целью верхнего и последующего низшего уровня существует соподчинение, а между целями одного уровня – дополнение.

Важнейшими целями технической эксплуатации первого уровня являются: увеличение числа работоспособных автомобилей; повышение производительности труда персонала ИТС; сокращение затрат на поддержание парка в работоспособном состоянии. Каждая цель количественно или качественно характеризуется целевым нормативом и показателем. Целевые нормативы количественно или качественно характеризуют состояние системы при полной реализации поставленных целей. Целевые показатели определяют возможные состояния системы, т. е. степень выполнения целевых нормативов при имеющихся ограничениях и условиях работы; с их помощью можно

81

оценивать качество работы ИТС, т е. уровень реализации поставленных целей. Таким образом, постановка и реализация целей должны рассматриваться в рамках программно-целевого метода. Его сущность заключается в четком определении цели, стоящей перед системой и интеграции всех видов деятельности подсистем в виде программы, необходимой для достижения поставленной цели. Под программой понимается законченный во времени и пространстве комплекс мероприятий, обеспечивающих достижение поставленной цели. В программах представляется совокупность материальных средств, персонала, видов деятельности, сгруппированных по принципу целевого назначения.

Получение информации о состоянии системы – это процесс получения данных о внешних и внутренних факторах, действующих на систему. При разработке мероприятий, направленных на повышение работоспособности, подобной информацией будут сведения об эксплуатационной надежности, о наиболее характерных отказах, вызывающих простои автомобилей в рабочее время, данные о причинах простоя и т. д. Внешними факторами являются условия эксплуатации.

При обработке и анализе информации проводится оценка ее точности

идостоверности. Полученная информация представляется обычно в компактном виде (таблицы, графики) и позволяет судить о связях и закономерностях, действующих в системе.

Смысл принятия управляющих решений (в соответствии с целями системы и (полученной информацией) при управлении технической эксплуатацией состоит в выборе управляемых на данном уровне и наиболее эффективных факторов (объектов, подсистем), которые могут повысить целевые показатели и воздействие на них. Пути достижения цели, стоящей перед системой, могут различаться. Поэтому после построения ДЦ формируют несколько вариантов деревьев систем (ДС) или программ и выбирают лучший.

.В ДЦ вершины характеризуют цели или функции, а в ДС – объекты и системы, которые обеспечивают реализацию функций. Структуры ДС и ДЦ могут совпадать или различаться. На рисунке 1.4 ранее были приведены основные подсистемы ТЭА в соответствии с деревом системы (потребности в услугах и воздействиях по ТО и Р; система и организация ТО и ремонта; производственно-техническая база; персонал; система снабжения; подвижной состав и условия эксплуатации).

Факторы ДСТЭ подразделяются на управляемые и учитываемые. На первые воздействуют в процессе управления, а вторые учитывают при определении целевых нормативов и показателей.

На этапе доведения решения до исполнителей важной является форма передачи решения, исключающая двоякое толкование его смысла, сроков выполнения и т. д. Наиболее целесообразной формой является норматив, обеспечивающий эффективное управление.

Таким образом, решение должно быть передано исполнителям в четкой, желательно нормативной форме; обеспечивающей поэтапный количественный

икачественный контроль его выполнения.

82

Реализация управляющего воздействия изменяет состояние системы,

информация о котором (в виде обратной связи) снова обрабатывается, анализируется и на ее основе корректируется прежнее или принимается новое решение.

Таким образом, управление носит многоэтапный характер, поскольку к

.поставленной цели приходят не за один, а за несколько шагов, последовательно корректируя действия в зависимости от достигнутых результатов. Важнейшим элементом управления является информация, сбор и анализ которой требует времени, материальных и трудовые затрат.

При принятии решений в технической эксплуатации используется вероятностная информация, характеризующая поведение или состояние совокупности автомобилей, и индивидуальная или дискретная информация,

определяющая состояние или показатели работы конкретного изделия – детали, агрегата, автомобиля.

Вероятностная информация характеризуется показателями, такими как, параметр потока отказов, средняя наработка между отказами и др. Примерами вероятностной информации является распределение ресурсов деталей, трудоемкости выполнения работ, расхода материалов и т. д. Источниками получения вероятностной информации являются соответствующим образом обработанные отчетные данные действующей на автомобильном транспорте документации, а также результаты специально организованных наблюдений. К вероятностной информации следует отнести также ранее накопленный опыт, изложенный в технической литературе, справочниках, научных отчетах и т. д. Вероятностный характер данной информации проявляется в возможности полного или частичного ее использования в конкретных условиях.

Индивидуальная информация также может быть получена по отчетным данным для конкретного автомобиля (агрегата) или по результатам непосредственных наблюдений за ним. Используется она для корректировки управляющего решения применительно к данному объекту. Вероятностная и индивидуальная информация дополняют друг друга: на основании первой может быть установлен момент контроля технического состояния изделия, а целесообразность конкретных работ по поддержанию работоспособности определяется индивидуальной информацией о техническом состоянии изделия, получаемой, например, с использованием средств диагностики. Целесообразность использования того или иного вида информации или пропорции их сочетания определяется технико-экономическими расчетами, оценкой представительности, точности, важности и. стоимости получения данной информации, а также важностью принимаемого решения.

4.2 Содержание и уровни регламентации системы ТО и ремонта автомобилей

В настоящее время переход на рыночные условия привел к значительным изменениям отношений между предприятиями и организациями различных форм собственности, «потребителя и исполнителя». При этом

83

несмотря на уже практически полностью измененную экономическую систему в России основные принципы технической эксплуатации автомобилей в аспекте системы технического обслуживания и ремонта остаются обоснованными и приемлемыми в настоящее время.

Техническая документация, излагающая принципы функционирования системы ТО и ремонта, обычно содержит в той или иной комбинации следующие материалы и рекомендации:

-принимаемые принципы (стратегия, тактика) обеспечение работоспособности и технического состояния;

-основные понятия и определения;

-виды и назначение ТО и ремонта;

-нормативы периодичности трудоемкости, ресурсов автомобилей и агрегатов, простоев на ТО и в ТР;

-типовые обобщенные перечни операций ТО, которые затем привязываются к конкретным моделям автомобилей и их модификациям;

-методы учета условий эксплуатации и корректирования нормативов;

-основные положения по организации ТО и ремонта автомобилей.

Из документов, регламентирующих систему и нормативы ТО и ремонта, наиболее известны для автомобильного транспорта Положение о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта, утвержденное на отраслевом уровне (Министерство транспорта РФ), отраслевые нормативы технологического проектирования автотранспортных предприятий, заводские инструкции по эксплуатации и сервисные книжки для индивидуальных автомобилей.

Аналогичная документация применяется и на других видах транспорта. Например, на воздушном транспорте действует система регламентов технического обслуживания и ремонта воздушных судов, утверждаемая производителями и эксплуатационниками. Подробные правила технической эксплуатации, регламентирующие систему и нормативы технической эксплуатации, действуют на водном, морском и железнодорожном транспорте.

Большинство из 370 тыс. субъектов, осуществляющих коммерческую деятельность на автомобильном транспорте (60 % - предприятия, 40 % - физические лица), являются негосударственными собственниками и малыми предприятиями, которые владеют 77 % автомобильного парка России, в том числе 73 % грузового, 98 % легкового и 55 % автобусного.

Поэтому автомобильный транспорт, особенно вновь организованные, как правило, малые автотранспортные предприятия разных форм собственности, оказались в сложных условиях.

Владельцы всех транспортных средств обязаны обеспечить техническое состояние автомобилей в соответствии с государственными требованиями безопасности движения и экологической безопасности (Закон о безопасности дорожного движения, Устав автомобильного транспорта, Положение о лицензировании перевозочной, транспортно-экспедиционной и другой деятельности, связанной с осуществлением транспортного процесса, ремонтом и техническим обслуживанием транспортных средств на автомобильном

84