Оптимальные решения по распределению ресурсов.

При нахождении оптимальных решений могут быть поставлены задачи двух типов:

1. Найти экстремум экономического показателя (максимум экономического эффекта или минимум затрат на осуществление восстановления) при ограничениях на значения показателя надежности.

2. Найти экстремум показателя надежности при ограничениях на экономические показатели.

При попытках оптимизации возникают трудности, связанные с многоразмерностью задач. Поэтому целесообразно вводить допущения, упрощающие задачу. Примеры возможных допущений:

1) задачи обслуживания, выполняемые ОТО, УОТО, РОТО, сводятся лишь к восстановлению работоспособности КТС;

2) пополнение складов РОТО (или других складов) происходит мгновенно;

3) количество линий обслуживания в ЦС не ограничено;

4) все РОТО функционируют независимо друг от друга;

5) подсистема восстановления состоит из нескольких независимо действующих подсистем: ОТО, УОТО, РОТО, т.е. каждый тип органа технического обслуживания устраняет отказы соответствующего типа;

6) восстановление работоспособности КТС осуществляется лишь путем замены отказавших элементов, взятых со склада соответствующего УОТО (или склада другого типа);

7) все КТС дают простейшие потоки отказов;

8) все КТС имеют одинаковые значения показателей надежности и др.

Лекция 1.2.4 Изучение подсистемы профилактики

Методы назначения сроков проведения профилактик.

Различают несколько методов назначения сроков проведения профилактик:

- календарный,

- регламентный,

- комбинированный,

- по техническому состоянию объекта.

Календарный метод состоит в проведении профилактик в зависимости от срока службы объектов, т.е. календарного времени их эксплуатации. Интенсивность использования объектов при этом не учитывается. Этот метод применяется для объектов, подверженных старению, например, топливных шлангов. Сезонные профилактики проводятся также по календарному методу.

Регламентный метод состоит в проведении профилактик по достижении определенной наработки (километры пробега, часы полета, число посадок и т.д.). Этот метод широко применяется для подверженных износу объектов, работающих в тяжелых условиях.

Если объект одновременно подвергается износу и старению, применяется комбинированный метод назначения профилактики:

- если объект применяется, то сроки проведения профилактик назначают по наработке;

- если не применяется значительное время, то сроки проведения профилактик назначают по календарному методу.

Плановая и смешанная стратегии профилактик

При назначении сроков проведения профилактик изучаются различные планы их проведения. Эти планы получили условное название стратегии профилактик. Различают плановую и смешанную стратегии.

При плановой стратегии профилактики проводятся через равные периоды наработки (срока службы) независимо от количества прошедших за это время отказов.

При смешанной стратегии проводятся два вида профилактик: плановая и аварийная. Плановая проводится при отсутствии отказов через постоянное время Δt_п. Если происходит отказ объекта, то он устраняется, и объект подвергается аварийной профилактике. Время до следующей очередной плановой профилактики отсчитывается от момента окончания предыдущей (плановой или аварийной). На рисунке 1 кружками показаны моменты времени выполнения профилактик, проводимых по смешанной стратегии, крестиками – отказы.

Рисунок 1 – Смешанная стратегия проведения профилактик

Так как наработка до первого отказа Т₁ меньше периода плановой профилактики Δt_п, то при устранении отказа проводится аварийная профилактика. Так как наработка до второго отказа Т₂> Δt_п, то при достижении наработки Т₁+Δt_п проводится плановая профилактика.

При смешанной стратегии проводят замену агрегатов по выработке ресурса.

При плановой стратегии удобно планировать выполнение профилактик, обеспечивая равномерную загрузку персонала. При смешанной стратегии моменты поступления объектов на профилактику заранее неизвестны, что создает трудности в планировании. Однако при такой стратегии увеличивается коэффициент использования техники, так как время простоя при устранении отказа используется для выполнения регламентных профилактических работ.

В настоящее время чаще всего применяется плановая стратегия профилактики из-за удобства ее планирования.

Профилактическое обслуживание может включать работы по регулированию определяющих параметров, устранению дефектов, контролю и восстановлению работоспособности.

Конечной целью любой профилактики является предупреждение отказов. При эксплуатации или хранении объектов в материалах происходят необратимые изменения, которые приводят через некоторое время к отказам. Для каждого конкретного объекта из множества одинаковых процессов изменения свойств протекают различно. Для наугад выбранного объекта процесс изменения его свойств можно рассматривать как случайную функцию времени, т.е. функцию, значение которой в любой момент времени является случайной величиной. Для каждого конкретного объекта из множества одинаковых изменение свойств с течением времени эксплуатации является реализацией случайной функции η(t).

Часто для объекта в целом или его отдельной части можно при проведении очередной профилактики измерить значение соответствующих параметров и установить их равными начальным значениям. При этом можно вычислять необходимую периодичность проведения профилактик и оптимальные начальные значения регулируемых, обеспечивающие максимальную надежность. Для нерегулируемых параметров изделий также существуют статистические и конструктивные способы предсказания времени появления отказов по результатам профилактических осмотров.

В процессе эксплуатации часто не удается непрерывно следить за случайными изменениями свойств громадного количества деталей, поэтому в ряде случаев при периодических осмотрах проверяют, не вышли ли за границы предупреждающих допусков ω₁ значения параметров деталей и агрегатов (рисунок 1). При этом возможная реализация случайного процесса изменения параметра объекта мысленно заменяется ступенчатой линией приближения к окончательному отказу (проведена на рисунке пунктиром). Детали и агрегаты, характеристики которых вышли за границу ω₁ предупреждающего допуска, регулируются или заменяются. В итоге благодаря профилактикам поток отказов объектов значительно уменьшается.

Рисунок 1 – К вопросу о приближении изделий к отказам:

η(t) – реализация случайного процесса изменения параметра; ω₁ – граница предупреждающего допуска; ω₂ – граница отказа

Таким образом, для обеспечения безотказной работы объекта необходимо хорошо изучить не только принципы их устройства, но возможности контроля параметров, характеризующие приближение к отказам. При осмотрах необходимо уметь выявлять все случаи выхода показателей качества деталей за границы предупреждающих допусков.

Наряду с положительным действием у профилактики часто имеются нежелательные последствия проникновения внутрь объекта. При проведении профилактических осмотров, работ и ремонтов иногда приходится осуществлять частичный демонтаж и монтаж объектов – отсоединять разъемы, снимать кожухи, открывать люки, менять фильтры и т.д. Кроме того, могут производиться зачистка, продувка, промывание и другие профилактические работы. В ходе всех этих мероприятий детали и узлы испытывают необычные механические нагрузки. Эти нагрузки изменяют распределение внутренних механических напряжений в деталях и узлах объекта, нарушают установившееся ранее до профилактики, динамическое равновесие. В результате чаще, чем обычно, могут создаваться неблагоприятные для той или иной детали скопления нагрузок (напряжений), которые могут привести к отказу детали. Поэтому после профилактики часто наблюдается всплеск параметра потока отказов. Амплитуда этого всплеска зависит от технологичности обслуживания изделия и культуры технического обслуживания.

Если изделие не нужно разбирать при проведении профилактики, то послепрофилактическое увеличение параметра потока отказов обычно отсутствует.

Всплеск параметра потока отказов уменьшается, если профилактические мероприятия проводятся высококвалифицированным персоналом, имеющим хороший инструмент и технологические приспособления.

Учитывая наличие послепрофилактических отказов, можно назначать оптимальную периодичность профилактики. При этом можно ставить условие, чтобы среднее значение параметров потока отказов за время между профилактиками было минимальным.

При низкой культуре технического обслуживания профилактика может привести больше вреда, чем пользы.