§ 44. Влияние надежности на эффективность автоматизации деревообрабатывающих производств

Надежностью называется способность технических уст­ройств (оборудования, систем автоматики и т. д.) выполнять за­данные функции, сохраняя эксплуатационные показатели, в те­чение требуемого времени или требуемой наработки (выпуска тре­буемого объема продукции).

Надежность проявляется в процессе эксплуатации и опреде­ляется опытным путем. Надежность обусловлена следующими по­казателями: безотказностью, ремонтопригодностью, сохраняе­мостью, долговечностью.

Безотказность — свойство технических устройств со­хранять работоспособность (способность выполнять заданные функ­ции с установленными показателями) в течение некоторого времени или наработки без вынужденных перерывов. Показателем безотказ­ности является вероятность Р того, что устройство сохраняет свою работоспособность в течение регламентированного промежутка времени t. Зависимость Р (t) называют функцией надежности, ко­торая определяется экспериментальным путем и аппроксимируется теоретической кривой. Функции надежности обычно аппроксими­руются зависимостью

где (t) = 1/t_cp — параметр потока отказов, представляющий со­бой вероятность возникновения отказа в единицу времени;

— среднее время безотказной работы за длительный период на­блюдения; т — число периодов безотказной работы; t_i — время безотказной работы в течение i-го периода.

Ремонтопригодность — свойства устройства, заклю­чающиеся в его приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов путем технического обслуживания и ремонта.

Простои для предупреждения отказов благодаря техническому обслуживанию планируют в зависимости от категории ремонтной сложности устройства [35]. Однако в процессе работы возникают единичные отказы, вызванные непредусмотренными случайными причинами. Среднее время простоя для обнаружения и устранения отказа

где т — число простоев за время наблюдения; _i — продолжитель­ность i-го простоя. Среднее время простоя для обнаружения и устра­нения отказа принимают в качестве характеристики ремонтопри­годности устройств.

где Р_о — надежность собственно оборудования; Р_аi — надежность

Сохраняемость — свойство устройства сохранять экс­плуатационные показатели в течение установленного срока хране­ния и при транспортировке.

Долговечность — свойство устройства сохранять ра­ботоспособность до предельного состояния с необходимыми переры­вами для технического обслуживания и ремонта. Долговечность характеризуется техническим ресурсом устройства, равным сум­марному времени работы или наработки с момента ввода в эксплуа­тацию до момента достижения предельного состояния.

Простои, связанные с техническим обслуживанием и устране­нием отказов (за некоторый период эксплуатации Т) составят _н = _{т. о} + _р, где _т. _o. = Т Х7—простои на техническое обслу­живание; X7 — категория ремонтной сложности; Т — норма вре­мени на техническое обслу­живание оборудования еди­ничной ремонтной сложности на период эксплуатации Т; _р — время простоев, свя­занных с поиском и устране­нием отказов.

Различают отказы, при­водящие к остановке обору­дования и к выпуску брако­ванной продукции. Выпуск брака снижает не только производительность, но и ис­пользование сырья и материа­лов. Но при анализе производительности допускается не разделять отказы по их последствиям. На рис. 84 показан график надежности, характерный для большинства видов деревообрабатывающего обо­рудования. По оси абсцисс отложена длительность простоя , связанного с поиском и устранением отказа, а по оси ординат — число отказов длительностью за период эксплуатации Т. Графики надежности строятся на основании экспериментальных наблюдений. Пусть кривая 1 построена для некоторого определяемого деревообрабатывающего станка. Тогда суммарное время простоев за период эксплуатации Т соответствует — площади, огра-

ниченной кривой 1 и осью абсцисс (рис. 84). Но, с другой сто­роны, _Pl = T(l — P₁), где P₁ — надежность технической системы. Будем считать, что оборудование состоит из нескольких устрой­ств, выход из строя любого из них приводит к отказу оборудова­ния. Системы автоматики рассматриваются как устройство. То­гда надежность оборудования в целом будет равна

i-й системы автоматики. Так как надежность любого устройства меньше 1, то с увеличением числа систем автоматики надежность оборудования будет падать. График надежности оборудования с большим числом систем автоматики представлен кривой 2, С ростом числа систем автоматики возрастает категория ремонтной сложности всего оборудования, следовательно, возрастает и _т._о. Этот пример показывает, что к надежности систем автоматики сле­дует предъявлять высокие требования. Кроме того, уровень авто­матизации должен выбираться с учетом роста технологических возможностей оборудования, социальных факторов.

Как показывают исследования, наиболее часто встречаются простои малой продолжительности (от 2 до 5 мин). Причем большая часть времени приходится на перемещение оператора к месту воз­никновения отказа. Поэтому кроме технических методов повыше­ния надежности, требующих больших затрат, возможно для по­вышения надежности увеличить число операторов. При этом гра­фик надежности при большем числе операторов будет представлен кривой 3 (см. рис. 84). Устранив простои малой продолжительности (сократив их число или уменьшив продолжительность), можно существенно (до 50 %) сократить простои, связанные с ремонтом оборудования. Выбор лучшего пути повышения надежности и ее оптимального уровня осуществляется на основании реализации математической модели производства.