Учет снижения эксплуатационного технико-экономического уровня системы
Исследованы технические системы специального назначения как объект эксплуатации и указаны взаимосвязи показателей технико-экономического уровня системы с временем их эксплуатации
Любые технические системы (ТС) специального назначения, например, самолеты, вертолеты, автомобили и другие, а также технологическое оборудование (измерительные посты, комплексы управления и др.) являются сложными системами или объектами специального назначения – (ОСН), т.е. ТС ОСН.
Исследуемая ТС ОСН выступает, как часть средства труда, участвующих в производственном процессе. При этом совокупность свойств машины, составляющих качество, проявляется в полной мере только в сфере ее применения в соответствии с целевым назначением изделия. В процессе эксплуатации ТС ОСН ее исходные свойства изменяются вследствие физического износа ее элементов или по иным причинам, например, непредвиденных повреждений. Эти изменения зависят от исходных свойств систем и ее элементов, прежде всего таких, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность, а также от условий их использования, имеется в виду, интенсивность и продолжительность эксплуатации, уровень квалификации персонала, уровень организации, качества процесса технического обслуживания и ремонта и других факторов.
Безусловно, при этом следует учитывать влияние или воздействия внешних нагрузок, например, в виде различных повреждений и т.п. В соответствии с этим изменяется эффективность использования ТС ОСН в эксплуатационных процессах, в котором она применяется. Это выражается прежде всего в том, что по мере изнашивания снижается производительность машин и повышаются затраты на ее эксплуатацию. При этом на эксплуатационные показатели изделий машиностроения большое влияние оказывает технологическая наследственность (ТН), формирующаяся в процессе создания и эксплуатации любого узла машины и её в целом [1].
Известно,
что учет происходящего снижения
эксплуатационного технико-экономического
уровня ТС ОСН, который обозначен как
-
коэффициент, характеризующий снижение
времени полезного использования ОСН
для года эксплуатации (tЭ),
а его можно вычислить по следующей
формуле [2]:
,
(1)
где
,
,
,
–
коэффициенты, характеризующие факторы
весомости;
–доля
затрат на топливо и смазочные материалы
в годовых приведенных затратах на
начальный год эксплуатации машины;
–
доля
затрат на техническое обслуживание и
ремонты (восстановление) в годовых
приведенных затратах на начальный год
эксплуатации ОСН;
– коэффициент,
характеризующий повышение затрат на
топливо, смазочные материалы, техническое
обслуживание и ремонты.
При
этом коэффициенты
,
,
могут быть
и
,
тогда при tЭ=0
выражение (1) имеет запись:
.
(2)
Поэтому,
используя показатель
по выражению (2) для заданного времени
эксплуатации (возраста) ТС ОСН, можно
для каждого года (или периода) эксплуатации
установить технико-экономический
уровень машины, а исходя из темпов
снижения первоначального
технико-экономического уровня ОСН,
можно устанавливать эффективные сроки
службы ОСН и эффективную длительность
межремонтных циклов.
Однако в этих формах нет учета фактора технологической наследственности. Прогнозирование технико-экономического уровня ОСН анализ его поведения в конкретных условиях эксплуатации позволяет выделить наиболее существенные параметры, характеризующие эти условия, выделить из них, неизменяющиеся и изменяющиеся во времени. Так можно сформировать характеристики прогнозной сферы эксплуатации с учетом требований к ОСН как объекту эксплуатации. В этой ситуации целесообразно ограничиться анализом системы «производственный процесс».
Причем систему следует анализировать с двух точек зрения: система «средства труда –человек –предмет труда»; система «технологический процесс– вспомогательный процесс» [3].
На основании этого в обоих случаях формируются эксплуатационные требования к системе ОСН со стороны оператора и изделия (объекта) труда с учетом влияние на эксплуатационные процессы технологической наследственности.
При этом следует учитывать также то, что при изменении одного показателя (даже наиболее важного) его влияния на рост обобщенного показателя постепенно затухает из-за ограничений, создаваемых другими показателями, которые остаются неизменными. Поэтому выделить строго доминирующий закон затруднительно.
Постоянный темп роста обобщенного показателя может быть при одновременном и пропорциональном изменении всех показателей, входящих в систему. Однако в технической литературе нет четко указанных взаимосвязей показателей ОСН с технологической наследственностью, обычно для каждого случая рекомендуются частные методики.
Если оценивается конкретная система с определенными значениями эксплуатационных показателей подсистем, то каждая из них имеет постоянную весомость. При этом, если в новой ТС, по сравнению с базовой, изменен хотя бы один показатель, то изменяются весомости всех показателей, входящих в иерархию.
Известно, что указанное явление затухания влияния одного показателя на обобщенный обычно характеризуется показательными или экспоненциальными зависимостями, имеющими участок насыщения. Эта зависимость выглядит так[4]:
,
(3)
где
- относительная скорость роста
есть константа, характеризующая (в
среднем) отклики потребителя на изменения
облика ТС. Она равна
.
(4)
Решение дифференциального уравнения (4) имеет вид:
,
(5)
где
– постоянная, характеризующая некоторый
начальный уровень характеристики
.
При резком изменении внешних условий более приемлем закон вида [3]:
,
(6)
где
кроме стимулирующих факторов
имеются и сдерживающие факторы
.
В этом случае рост характеристики
ограничивается некоторым уровнем
,
тогда закон (6) примет вид:
(k>0,
0<x<b)
(7)
Тогда развитие ТС можно описать дифференциальным уравнением вида [4]:
,
(8)
где
– функция, описывающая состояние ТС в
любой момент времени;
– функция, описывающая стимулирующее
развитие системы во времени с учетом
технологической наследственности.
Таким образом, представленные в данной работе исследования позволяют определить основные характеристики эксплуатации системы. Предложенная постановка вопроса в некоторой степени отражает поведение ТС в жизненном цикле изделия, но не отражает влияния полного влияния технологической наследственности ТНО на ее разных стадиях изготовления и эксплуатации. Это требует углубленных исследований. Одним из основных законов развития любого изделия или ТС ОСН являются основные взаимосвязи эксплуатационных показателей, а они во многом зависят от технологической наследственности подсистем и системы в целом.
Литература
1. Ящерицын П.И. Технологическая наследственность в машиностроении / П.И. Ящерицын, Э.В. Рыжов, В.И. Аверченков.– Мн.: Наука и техника, 1977. – 256 с.
2. Крагельский И.В. Трение и износ / И.В. Крагельский. – М.: Машиностроение, 1993. – 480 с.
3. Старов В.Н. Моделирование технических систем с учетом технологической наследственности объектов машин и оборудования / В.Н. Старов, М.Н. Краснова.- Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2010. – 140 с.
4. Бочков А.П. Модели и методы управления развитием технических систем / А.П. Бочков, Д.П. Гасюк, А.Е. Филюстин. - Спб.: Союз, 2003. – 288 с.
ФГБО ВПО Воронежский институт ГПС МЧС России, Воронеж
ФГБО ВПО ВГАСУ, Воронеж
Военный учебно-научный центр ВВС «ВВА» (г. Воронеж)
УДК 621.1
В.Н. Старов, Д.В. Старов