Тема 1.2 Эксплуатационные свойства автоматизированных систем

Лекция 1.2.1 Назначение норм долговечности

Понятие долговечности

Долговечность – это свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.

Предельным называют состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена

- из-за неустранимого нарушения требований безопасности

- или неустранимого ухода заданных параметров за установленные пределы,

-или снижение эффективности эксплуатации ниже допустимой,

- или необходимости проведения среднего или капитального ремонта.

Признаки предельного состояния устанавливаются НТД на данный объект.

Критерии предельного состояния.

Для неремонтируемых объектов критериями предельного состояния могут быть:

- отказ объекта;

- повышенная опасность появления отказа или нарушение требований безопасности

- достижение определенной наработки, обусловленной специальными условиями эксплуатации.

Для ремонтируемых объектов критериями предельного состояния могут являться

- необходимость проведения очередного капитального ремонта;

- недопустимое снижение эффективности;

- нарушение требований безопасности;

- которые не могут быть восстановлены в результате ремонта.

Некоторые системы практически никогда не достигают предельного состояния и снимаются с эксплуатации только в результате морального устаревания, например, городской транспорт. В этих системах элементы заменяются новыми без ущерба для функционирования.

Технический ресурс и срок службы.

При оценке долговечности рассматривают технический ресурс и срок службы.

Технический ресурс – наработка от начала эксплуатации (или ее возобновление после среднего или капитального ремонта) до наступления предельного состояния.

Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации объекта от ее начала (или возобновления после среднего или капитального ремонта) до наступления предельного состояния.

Назначение технического ресурса (срока службы) может производиться по техническим или экономическим показателям (рисунок 1).

Рисунок 1 – Возможные пути назначения ресурса

Назначенный ресурс – это суммарная наработка объекта, при достижении которой эксплуатация должна быть прекращена независимо от состояния.

При назначении ресурса по техническим показателям объектов учитываются их основное назначение и условия безопасности эксплуатации. Часто выделяется лидерная группа этих объектов, в результате наблюдения за которой устанавливают технический ресурс.

При рассмотрении отдельного объекта измеряются физические характеристики (определяющие параметры) и экстраполируется изменение их значений по наработке. При этом находят наработку (время) до достижения определяющим параметром предельного значения. В качестве определяющих параметров используются точность, производительность, запас прочности, герметичность и др. При таком назначении ресурса имеется опасность допустить к эксплуатации объект с повышенной интенсивностью отказов или повышенным значением другого статистического показателя.

При рассмотрении партии объектов можно использовать или физические характеристики (производительность, герметичность, запас прочности и т.д.), или данные об отказах объектов.

В первом случае по характеристикам случайного процесса изменения определяющего параметра можно найти значение наработки ( времени до начала массовых выходов определяющих параметров зв предельное значение).

При назначении ресурса по данным об отказах, полученных в результате наблюдений за лидерной группой объектов, строятся гафики интенсивности λ(t) или параметра потока отказов ω(t) и находится наработка, начиная с которой значмительно увеличивается значение λ и ω.

При проектировании промышленных объектов нормы долговечности часто назначаются из экономических соображений. При этом назначают оптимальную долговечность объектов, т.е. наивыгоднейший экономический ресурс и срок службы.

При назначении технического ресурса объектов по материальному износу в качестве критерия оптимальности принимается достижение минимальной себестоимости наработки, произведенной с помощью данного объекта за весь амортизационный период. За единицу наработки транспортных средств принимается 1 км пробега, 1 ч полета, 1 цикл (например, взлет и посадка самолет).

Все экономические расчеты ведутся при средних значениях случайных велечин.

Себестоимость единицы наработки определяется как частное от деления накопенной суммы расходов, связанных с использованием и приобретением объекта (за вычетом ликвидационной его стоимости), на накопенное за это время количество работы (продукции).

Себестоимость z единицы наработки изменяется в зависимости от назначенного ресурса или срока службы объекта. Можно выделить три вида удельных затрат, составляющих в сумме удельную себестоимость (рисунок 2):

1) удельные амортизационные расходы уменьшаются по гиперболическому закону с увеличением ресурса объекта (кривая 1). Это объесняется тем, что сумма затрат на приобретение объекта распределяется на все большую наработку.

2) некоторые удельные эксплуатационные расходы остаются неизменными (например, основная зарплата) – прямая 2.

3) некоторые удельные эксплуатационные расходы растут с увеличением ресурса или срока службы объектов (расходы на различные ремонты, убытки из-за простоев, расходы на профилактику и т.д. – кривая 3).

Если сложить эти составляющие, то получим кривую 4. Эта функция z(t_p) имеет минимум, соответствующий оптимальному назначенному ресурсу t_{p опт}, который можно найти графически или аналитически.

Рисунок 2 – Назначение оптимальной долговечности

В действительности эксплуатационные расходы бывают скачкообразные, а не монотонные (рисунок 2), и себестоимость единицы наработки изменяется как на рисунке 3. В каждом цикле себестоимость меняется от максимальной величины в начале цикла до минимума в конце цикла или близко к концу цикла. Поэтому минимальной себестоимости можно достигнуть, выбирая назначенный ресурс равным целому числу циклов.

Рисунок 3 – Изменение себестоимости единицы наработки по межремонтным циклам

Формулы для расчета z(Δt_p) по циклам:

1. для одного межремонтного цикла

(1)

где А – стоимость приобретения объекта; Е_i – сумма затрат на эксплуатацию объекта в 1-м цикле;

Δt_pi – значение 1-го межремонтного цикла в единицах наработки.

2. при двух межремонтных циклах

, (2)

где R₁ – стоимость первого ремонта

3. при n межремонтных циклах

. (3)

Найденный по формуле 3 назначенный ресурс является наибольшим, верхним пределом назначенного ресурса. Он может быть сокращен при учете морального износа объекта.

Оптимальным назначенным ресурсом (сроком службы) объекта с учетом материального и морального износа можно считать такой ресурс, при котором последовательная эксплуатация стареющего объекта, а затем нового обеспечит максимальную рентабельность их использования за совокупный срок службы.

Лекция 1.2.2 Назначение норм технологичности обслуживания

Понятие технологичности обслуживания.

Под технологичностью обслуживания понимают совокупность свойств, характеризующих приспособленность объекта к техническому обслуживанию и ремонту. Различают технологичность обслуживания (общее эксплуатационное свойство) и технологичность применения (согласованность машины и оператора).

Можно выделить несколько этапов технического обслуживания:

1) заправочно-снаряжательные операции и операции по контролю состояния и работоспособности объектов, проводимые при подготовке к применению;

2) профилактические работы и осмотры объектов, проводимые для восстановления качества функционирования, повышения надежности и долговечности объектов;

3) ремонты объектов, проводимые для восстановления технического состояния объектов.