Фактическая производительность (по г.А.Шаумяну) [1]:

(8)

Это реальная производительность с учетом всех видов потерь. В условиях серийного производства величиной можно пренебречь.

На производительность и эффективность в основном влияют собственные простои оборудования , зависящие от надежности его элементов. Собственные простои из-за отказов функционирования (внезапные отказы)

обуславливаются средним временем их восстановления t_воси рассчитываются по формуле:

, (9)

где – параметр потока отказов (средняя частота отказов);– время восстановления.

Для анализа и оценки времени восстановления (т.е. длительности простоя из-за отказа) можно использовать зависимость:

, (10)

где – время поиска неисправностей;– время устранения отказа;– время дополнительное (время организации рабочего места ремонтника, обеспечения запчастями, материалами, приборами, инструментами и приспособлениями; наладки оборудования после устранения отказа и ремонта; изготовления пробной детали).

Для условий серийного производства влияние параметров надежности и на фактическую производительность с учетом формул 5, 8, 9, 10 (приняв ) можно оценить по формуле:

(11)

Формула (11) наглядно характеризуют роль, связь и влияние надежности на производительность.

Проблему обеспечения надежности и производительности следует решать на всех стадиях жизненного цикла изделий – на этапах проектирования,

изготовления и эксплуатации. На рис. 3 дан анализ основных направлений и способов повышения надёжности и производительности ТС. В качестве примера рассмотрим два наиболее эффективных способа – это внедрение систем технической диагностики и резервирование.

Рисунок 3. Обеспечение надежности и производительности на всех стадиях жизненного цикла технологических систем

С учетом служебного назначения изделий для них устанавливаются различные значения вероятности безотказной работы . Например, для самолетов значение. Здесь отказ в течение установленного времени ресурса недопустим.Для неответственных изделий (и бытовых приборов). Примерно такое же значениеимеют и металлорежущие станки. Оснащение станков с ЧПУ автоматизированными системами диагностики (АСД) позволяет повысить на порядок показатель, т.е. у этих станков.

Цель диагностики – обеспечить бесперебойный технологический процесс. Системы диагностики в автоматическом режиме позволяют: быстро установить наличие и вид отказа; определить неработоспособный узел; установить форму проявления отказа; разработать способ локализации отказа с минимальными затратами времени и средств. Внедрение АСД позволяет значительно повысить коэффициент технического использования оборудования, резко сократить время простоев(за счет быстрого обнаружения места и вида отказов, снижения времени на поиск и устранение неисправностей):

,

при

где – общий фонд времени работы оборудования;

–время простоя, равное .

Другой эффективный метод повышения надежности ТС – это создание избыточности. При этом уже на стадии проектирования можно повысить схемную надежность системы, в частности, – за счет резервирования. Для этого в схему ТС включаются дублирующие элементы. При выходе из строя

(или отказе) одного из элементов дублер выполняет его функции, и узел продолжает функционировать. Резервирование резко повышает надежность (и безопасность) систем и изделий.

При нагруженном («горячем») резервировании резервные элементы постоянно присоединены к основным и находятся в одинаковом с ними режиме работы (рис. 4). В этом случае отказ системы – это сложное событие, которое будет иметь место при условии отказа всех элементов. Вероятность появления одновременно всех отказов (по теореме умножения вероятностей) равна произведению:

Рисунок 4. Cхема нагруженного резерва для повышения надежности

Вероятность безотказной работы и вероятность отказа образуют полную группу событий: ,

откуда

И .

Если при резервировании вероятность безотказной работы каждого элемента и, то получим:

Итак, за счет резервирования надежность можно повысить на несколько порядков. В данном случае вероятность отказа F(t) близка к «нулю» (0,000001) при относительно невысокой надежности каждого элемента (при ). Таким образом, используя принцип резервирования, становится возможным созданиенадежных систем из «ненадежных» элементов.

Литература

1. Шаумян, Г.А. Комплексная автоматизация производственных процессов: учебник [Текст]/Г.А.Шаумян. – М.: Машиностроение, 1973. – 640 с.

2. Схиртладзе, А.Г. Надёжность и диагностика технологических систем: учебник [Текст]/А.Г.Схиртладзе, М.С.Уколов, А.В.Скворцов; под ред. А.Г.Схиртладзе. – М.: Новое знание, 2008. – 518 с.

Сведения об авторах

1. Уколов Михаил Степанович, к.т.н. доцент кафедры «Автоматизированные станочные системы и инструмент» Университета Машиностроения (МАМИ), г. Москва. Моб. 8-905-541-37-61

2. Батышев Константин Александрович, д.т.н. проф. кафедры «Машины и технологии литейного производства» Университета Машиностроения (МАМИ), г. Москва.

УДК 681.326.75

АННОТАЦИЯ

Статья: ПОВЫШЕНИЕ надежности И производительности ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА

М.С.Уколов, К.А.Батышев

В статье дан анализ факторов и причин возникновения составляющих потерь времени, обуславливающих производительность технологических процессов, с учетом специфики автоматизированного производства. Предложена обобщенная модель обработки заготовок на станках с ЧПУ, в которой учитывается весь комплекс потерь времени и алгоритм их появления при существующей организационной структуре изготовления изделий в условиях автоматизированного производства. Предложены математические выражения для точного расчета и оценки производительности с учетом влияния надежности на производительность через параметр потока отказов и составляющие времени восстановления. Рассматриваются способы повышения надежности и производительности технологических за счет резервирования и применения систем диагностики..

Ключевые слова:технологические системы, станки с ЧПУ, формообразование, производительность, надёжность, виды простоев, потерянное время, резервирование, диагностика.