Вопрос №1 Технологические и технические системы предприятий сферы сервиса

Эффективность сервисного производства определяется рядом параметров, характеризующих надёжность, безопасность технологических систем для персонала и окружающей среды. На процессе создания услуг и продукции в сфере сервиса оказывает влияние большое количество различных факторов, которые регламентированы, условиями производства. В соответствии с ГОСТ техническая система- совокупность взаимосвязанных средств технического оснащения (СТО), предметов производства, исполнителей для выполнения операций и регламентированных условий производства.

РУП- регламентированные условия производства

ТП – технологический процесс

Данная структурная модель техническая производства предусматривает разбиение технологического процесса на технические операции. Связь между которыми может осуществляется с помощью транспортировочных средств.

Чтобы техническая система работала устойчиво нужно в РУП обосновать любое изменение факторов технического производства, а также допустимые пределы изменение данных факторов. Выход РУП за допустимые пределы может привести к неусточивому состоянию технологические системы:

НРС

ОС

ВС

РС

ИС

Исправное состояние (ИС) – система соответствует всем требованиям нормативно-технической документации и её фактических параметры не достигают предельных значений.

Рабочее состояние (РС) – возможны отклонения параметров системы от нормативных не влекущее недопустимое снижения производства качества продукции или увеличения затрат на её изготовления.

Нерабочее система (ВС) – эксплуатация технической системы невозможны, т.к. она в целом или её элементы перешли в нерабочее состояние.

Вредное или опасное состояние (ВС) – связано с требованиями по безвродности и безопасности производства. Переход в данное состояние наносит вред окружающей среде(персоналу). Математических описание устойчивости функционирования систем можно представить в виде многомерной модели:

Ymin< Y[X(t); t )<Ymax

Y – вектор-столбец параметров функционирования технической системы

X – вектор-строка факторов технического процесса

Xmin< X(t) < Xmax

Технологический процесс – является многомерным объектом, в котором учитываются все возможные состояния объекта и влияющих факторов.

Вероятность устойчивого функционирования элементарной технологической системы (операции) определяются:

Pi(t)= P1i(t) * P2i(t) *P3i(t)…..

Pi(t) – операция

P1i(t) – техническое освещение

P2i(t) – предмет производства

P3i(t) – исполнитель

Рассматривается вероятность устойчивость состояния технологической системы

- последовательное соединение элементов технологической системы в целом. Выход из строя одного из элемента системы, нарушает всю систему.

Устойчивое состояние технической системы обеспечивается стабильным соответствием установленным требованиям технологическому оснащению, предметом производства и работе исполнителей.

Значение параметров задаётся на основании установленных требований нормативно-технической документации.

Данное распределение параметров технологической системы может быть распределено как по нормальному закону распределяется так и по другим распределениям.

Устойчивая работа исполнителя характеризуется функцией надёжности в непрерывной временной области, которая может меняться в зависимости от напряжённости и продолжительности труда:

P3i(t)= 1- e^-∫λ(t)dt

Λ(t) – интенсивность появления ошибок оператора, связанная с различными факторами.

Устойчивость функционирования средств технологического оснащения определяется безотказностью, безвредностью и безопасностью оборудования.

Pi(t)= P1iбезоп(t)* P2iвред(t) *P3iопасн(t)…..

Для средств технологического оснащения представляет собой сложные объекты с разнообразными видами отказов, а также опасных и вредных состояний определения данной вероятности производится на основании структурного анализа, а также составления дерева неисправностей.

Устойчивость состояния предметов производства означает стабильное соответствие, установленным требованиям к размерно-качественным требованиям характеризующим сырьё и полуфабрикаты, что обеспечивается надлежащей сортировкой и входным контролем.

P2i(t)=1-e^-λi(t)

Λi(t) – поток отказов или некондиции входного сырья

Эффективность функционирования технологических процессов в системе сферы сервиса предусматривает:

1 Качественное поступление комплектующих и полуфабрикатов

2 Высокая квалификация исполнителей

3 Надлежащее оснащение технологического процесса средствами производства

№ 2. Проектирование технологических процессов

Цель проектирования технологического процесса: структурное моделирование, которое позволяет создать технологический процесс изготовления нового изделия или услуги или оптимизировать действующий технологический процесс. Во время подготовки и проектирования технологического процесса составляется проектно-сметная документация для реконструкции или технологического перевооружения технологического процесса.

Техническое перевооружение – полная замена оборудования

Реконструкция – замена отдельных деталей.

Главной особенностью составления проектно-сметной документации заключается в том, что предусматривается разработка не только перспективных но и дерективных технологических деталей, при этом необходимо ответить на вопросы:

1 Новые технологические решения

2 Механизация и автоматизация технологических процессов

3 Состав применяемого технологического производства

4 Применение безотходного производства

5 Новые методы технологического контроля

6 Определение состава производства процесса по утилизации отходов

Кроме того, технологические процессы, используемые при реконструкции и техническом перевооружении должны решить:

1 Расчёт топливно-энергетического и материального баланса

2 Оценить потребность в основных видах ресурсах

3 Трудоёмкость и ремонтоемкость производства

4 Произвести расчёт количества единиц оборудования, площади и числа работающих.

5 Выполнить чертежи технологической компоновки и проектировки оборудования.

При рассмотрении проектов технологического процесса необходимо их подразделение на перспективное и рабочее.

Перспективный технологический процесс – процесс, соответствующий современным достижениям науки. Методы и средства которого полностью или частично необходимо освоить на предприятиях сервиса.

Рабочий технологический процесс – процесс, выполняемый по рабочей документации в ходе реконструкции или перевооружении должны пересматриваться или заменяться новыми.

Обеспечение конкурентоспособности и качества изделий при постановке данной продукции на производстве должно быть ориентировано не только на перспективу но и разработку директивных технологических процессов.

Директивные технологические процессы – процессы, относящиеся к изготовлению оригинальных изделий.

Перспективный технологический процесс – изготовление типовых конструкций.

Главное различие директивы от перспективы – экономический эффект от применяемых директив появляется чаще всего в сфере эксплуатации изделия, увеличения объёма продаж, улучшения качества.

А экономический эффект от перспективы – проявляется прежде всего в сфере производства изделия и увеличения продаж за счёт снижения цены изделия.

При создании новых директивных технологических процессов настоящее время существует 4 основных направления:

1 Изготовление и обработка новых конструкционных материалов

1 Изготовление принципиально новых сборочных единиц и деталей

3 Повышение качества отделки изделия/услуги

4 Обеспечение специальных форм комплектующих материалов

Основные требования к проектированию перспективных технологических процессов – изготовление типовых изделий или технологий при использовании типового оборудования. Основная часть технологических процессов при разработке проекта технологического перевооружения предусматривает замещение, но при этом метод обработки не изменяется.

Широко используются структурные изменения состава операций.

Применений перспективных процессов можно рассматривать в приложение к различным стадиям жизненного цикла изделия:

1 техническая подготовка

2 Собственно производство

3 Эксплуатация

4 Ремонт

5 Утилизация

При разработке технологических процессов следует обратить внимание на:

1 Трудосбережение

2 Фондосбережение

3 Энергосбережение

Трудосбережение технологических процессов разрабатывается по трём основным направлениям:

1 Использование прогрессивных способов обработки и изготовления изделий

2 Унификация технологии на основе создания типовых или групповых технологий

3 Механизация и автоматизация технологических процессов

Фондосбережение – связано со снижением станко-ёмкости обработки или сборки изделия за счёт снижения затрат, времени на выполнение технологического процесса и высвобождение оборудования и площадей, а это приводит к увеличению коэффициента загрузки оборудования, высвобождение производственных фондов, что требует незначительных затрат.

Энергосбережение – связано с возникновением затрат на использование силовой энергии за счёт уменьшения и рационального применения энергии, а также использование вторичных ресурсов.

№3. Основные принципы системного подхода к проектированию

Наиболее общим подходом к проектированию является системный подход. Принцип системного подхода заключается в рассмотрении частей сложной системы с учетом их взаимодействия. Системный подход включает в себя выявление структуры системы, типизацию связей, определение свойств (атрибутов) системы, анализ влияния внешней среды.

Системный подход к проектированию:

• объект проектирования рассматривается как взаимосвязанная система элементов, являющаяся подсистемой некоторой внешней системы;

• описание каждого элемента, его характеристики должны даваться с учетом его роли в функционировании всей системы;

• описание всей системы должно проводится с учетом ее роли в функционировании системы высшего уровня;

• учет свойств каждого элемента системы обязателен;

• исследование объекта проектирования должно проводится с учетом условий его работы во внешней среде.

Системный подход к проектированию автоматизированного технологического процесса требует объединения проектирования технологических процессов и разработки автоматизированной системы управления этим процессом в соответствии со структурой автоматизированного технологического процесса

Автоматизированный технологический процесс (АТК) разбивается на уровни с постепенной детализацией представления системы сверху вниз.

Системный подход к проектированию АТК требует учета следующих основных принципов:

• реализации совместного проектирования технологического процесса и разработки автоматизированной системы управления этим процессом в соответствии со структурой АТК;

• использования блочно-иерархического принципа, основанного на представлении АТК сложной системой;

• целенаправленности, т. е. в результате проектирования должна быть достигнута цель, включающая создание АТК с малой энергоемкостью и высокой производительностью.

Первый принцип требует, чтобы ряд отдельных операций выполнялся параллельно. Второй принцип требует разбивать АТК как сложную систему на ряд элементов и подсистем.

Третий принцип требует организовать деятельность проектировщиков АТК в виде целенаправленных действий. При этом определяется сначала глобальная (общая) цель проектирования. Затем задается влияние элементов и систем на глобальную цель проектирования, а также задач проектирования отдельных элементов и систем на общее проектирование АТК.

№4. Системы управления технологическими процессами

Системы управления технологическими процессами, в том числе и автоматизированные (АСУ ТП), во время эксплуатации должны обеспечивать:

• контроль за состоянием оборудования;

• автоматическое регулирование технологических параметров;

• автоматическую защиту технологического оборудования;

• автоматическое управление оборудованием по заданным алгоритмам;

• технологическую и аварийную сигнализацию;

• дистанционное управление регулирующей и запорной арматурой.

Персонал, обслуживающий системы управления, должен обеспечить: поддержание этих систем в исправном состоянии, готовность их к работе, своевременность проведения технического обслуживания и ремонта, выполнение мероприятий по повышению надежности и эффективности использования, наличие запасных приборов и материалов.

Все автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) можно условно классифицировать следующим образом:

Системы диспетчерского управления: основное назначение систем данного класса – мониторинг и управление объектами с участием диспетчера. Система диспетчерского управления в настоящее время является основным и наиболее надежным методом автоматизированного управления сложными динамическими системами. Именно на принципах диспетчерского управления строятся крупные автоматизированные системы в промышленности и энергетике, на транспорте, в различных государственных структурах. Система диспетческого управления позволяет производить сбор информации в реальном времени с удаленных объектов для обработки, анализа, а также управления удаленными процессами на объектах.

Программируемые логические контроллеры: Работа данного класса заключается в сборе и обработке данных, получаемых с датчиков устройств, с последующей выдачей управляющих сигналов на исполнительные устройства. Подобные автоматизированные системы имеют широкое применение в промышленности: автоматические фасовочные линии, системы вентиляции и обогрева, системы безопасности и сигнализации и прочее.

Распределенные системы управления: наиболее комплексный класс, как правило, применяются для управления непрерывными технологическими процессами (хотя, строго говоря, сфера применения РСУ только этим не ограничена). К непрерывным процессам можно отнести те, которые должны проходить днями и ночами, месяцами и даже годами, при этом остановка процесса, даже кратковременная, недопустима, иначе произойдет порча изготавливаемой продукции, поломка технологического оборудования и даже несчастный случай.

№5. Основные понятия и показатели теории надежности

Надежность – св-во системы сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность оборудования выполнять требуемые функции в заданных режимах.

Основные понятия:

1. Работоспособное состояние – состояние объекта, при котором значения всех параметров соответствуют требованиям нормативно-технической документации.

2. Неработоспособное состояние – значение хотя бы одного параметра не соответствует требованиям НТД.

3. Предельное состояние – когда дальнейшее применение объекта по назначению не допустимо или нецелесообразно (или ремонт не выгоден).

4. Повреждение – событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении его работоспособности.

5. Отказ – нарушение работоспособности объекта.

2 класса объектов:

1) Восстанавливаемые – кот-е могут быть восстановлены в случае отказа

2) Невосстанавливаемые – не могут быть восстановлены в случае отказа.

Теория надежности характеризуется также временными интервалами:

1. наработка до отказа

2. наработка между отказами

3. время восстановления работоспособности систем.

Свойства надежности:

1. безотказность

2. ремонтопригодность – свойство объекта, при котором объект приспосабливается к обнаружению, предупреждению и устранению отказов путем проведения ремонтного обслуживания.

3. долговечность

4. сохраняемость – свойство сохранять значения показателей безотказности, ремонтопригодности, долговечности в течении и после хранения и транспортировки.

Показатели надежности:

Позволяют оценить параметры оборудования и временные характеристики пребывания оборудования в том или ином состоянии.

1. показатель безотказности – вероятность, что в пределах данной наработки отказ не возникнет.

P(t) = N/N₀

N – число работоспособных изделий

N₀ – общее число изделий.

• Средняя наработка на отказ – отношение наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки.

2. Показатели долговечности

• Назначенный ресурс – суммарная наработка объекта при достижении которого применение по назначению должно быть сокращено.

• Средний срок службы – математическое ожидание срока службы

3. Показатели сохраняемости – средний срок сохраняемости

Комплексные показатели,

позволяющие оценить оборудование, используя несколько свойств надежности.

1. коэффициент готовности (Кг) – вероятность работоспособности системы в произвольный момент.

Кг = То / (То+Тв)

То – время наработки на отказ

Тв – время восстановления

2. коэф сохранения эффективности

Кэ = Wф / Wт

Wф – объем фактически произведенной продукции

Wт – объем требуемой по проекту продукции

3. коэф вынужденного простоя (на период его восстановления)

Кпр = Тв / (То + Тв)

4. коэф восстановления

Кв = Zв / (Zф*Δt)

Zв – число восстановленных изделий в интервале времени Δt

Zф – среднее число нераб элементов в интервале времени Δt

5. коэф технического использования

Кти = То / (То+Тв+Тр)

Тр – время, затрачиваемое на проведение технич обслуживания.

№6. Определение вероятности безотказной работы системы. Основной закон надежности.

Расчет надежности рекомендуется осуществлять в следующей последовтаельности:

1. составляется схема системы,

2. сложные системы разбиваются на подсистемы для упрощения

3. Составить расчётные выражения для вычисления вероятностей безотказной работы отдельных подгрупп и системы в целом.

4. Составляется таблица расчета надежности, где вычисляются количественные характеристики системы.

Вероятность безотказной работы для системы с последовательным соединением элементов вычисляется как произведение вероятностей отдельных элементов (подсистем), т.е. Р_{системы}= Р₁xP₂x…xP_n, где а Р₁, Р₂…Р_n- вероятность безотказной работы одного “j” элемента.

Для системы с параллельным соединением элементов вероятность безотказной работы вычисляется по формуле: Рсистемы=1-(1-Р₁)x(1-P₂)x…x(1-P_n)

Вероятность безотказной работы для структуры с последовательно- параллельным соединением элементов вычисляется по формуле: Рсистемы=Р1-2хР3-4= [1-(1-P1)(1-P2)]x[1-(1-P3)(1-P4)].

Р₁ Р₃

Р_{системы}

Р2 Р4

При нормальной эксплуатации оборудования, когда приработка оборудования закончена, а старение ещё не наступило, наиболее применим экспоненциальный закон распределения вероятности безотказной работы, т.е.

где - интенсивность отказа системы, 1/ч.; - время работы, ч.

Откуда:

Частота отказов:

Средняя наработка на отказ (до первого отказа), ч.: Тср.с=1/λс при максимальной частоте отказов (ас.max).

7. Потоки отказов и восстановлений. Параметры потока отказов.

Надежность системы – это сложное свойство системы сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующую способность системы выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения.

Добиться абсолютной надежности функционирования технологической системы НЕЛЬЗЯ! т.к. она является структурно-сложной и территориально – распределенной, находится в процессе эксплуатации под воздействием множества неблагоприятных факторов, подавляющее число которых носит случайный, непредсказуемый характер, поэтому предсказать заранее и исключить неблагоприятные факторы и их отрицательные влияния нельзя.

С т. зрения теории надежности можно рассматривать функционирование технологической системы как марковский случайный процесс с непрерывным временем и 2-мя состояниями: S1переходит в S2и так по кругу.

S1 – система в работоспособном состоянии

S2 – система ремонтируется

Переход из одного состояния в другое происходит под действием потоков отказов и восстановления.

Характеристики потока отказов.

Время работы технологической системы Т- непрерывная случайная величина, кот. может быть описана плотностью распределения вероятностей.

Функция f(t) – на практике получается в результате статистической обработки данных наблюдений о состоянии объектов. Кроме того данная функция определяет все параметры потока отказов оборудования технологических систем и интенсивность отказов (t)

Связь f(t) и (t) можно определить

Функции f(t) и (t) позволяют определить количественные показатели надежности как временные, так и числовые.

Среднее время наработки полностью определяется законом распределения отказов, а также зависит от различных причин, характеризующих качество эксплуатации.

На практике для расчета многокомпонентных систем можно использовать модель стационарного Пуассоновского потока отказов для которого

f(t) = (t≥0) тогда То = 1/ ƛо

В соответствии с этим можно получить график интенсивности отказов технологических систем в зависимости от времени

I период – период приработки. В данном периоде проявляются отказы, связанные с производством и запуском в эксплуатационно-технологические системы (период откатки).

II период – период нормальной работы. В периоде постоянство потока отказов примерно постоянное и характеризуются случайными отказами технологического оборудования. Данный период по продолжительности может составлять временной интервал до 10 лет.

III период – период износа. Данный период характеризуется тем, что резко возрастает интенсивность отказов вследствие износа технологических единиц и их компонентов.

Данная зависимость (t) построена на основании статистических данных, позволяет определять сроки нормальной эксплуатации технологических систем.

Характеристики потока восстановления.

Возврат технологической системы в работоспособное состояние происходит под воздействии потока восстановлений. Данный поток восстановлений является простейшим стационарным Пуасоновским, поэтому характеризуется интенсивностью восстановления.

µо – зная интенсивность восстановления µо технически можно определить среднее время ремонта или восстановление по ликвидации отказов

µо переходит в Тр = 1/ о зная эти значения можно найти вероятность функционирования технологической системы в рабочем состоянии. В общем потоке отказов технологическая система, определяющую часть составляют отказы, порожденные ошибками людей при эксплуатации.

8. Нормирование и оптимизация показателей надежности.

В соответствии с ГОСТ 27.002-89 для количественной оценки надежности применяются количественные показатели оценки отдельных ее свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости, а также комплексные показатели, характеризующие готовность и эффективность использования технических объектов (в частности, электроустановок).

Эти показатели позволяют проводить расчетно-аналитическую оценку количественных характеристик отдельных свойств при выборе различных схемных и конструктивных вариантов оборудования (объектов) при их разработке, испытаниях и в условиях эксплуатации. Комплексные показатели надежности используются главным образом на этапах испытаний и эксплуатации при оценке и анализе соответствия эксплуатационно-технических характеристик технических объектов (устройств) заданным требованиям.

На стадиях экспериментальной отработки, испытаний и эксплуатации, как правило, роль показателей надежности выполняют статистические оценки соответствующих вероятностных характеристик. В целях единообразия все показатели надежности, в соответствии с ГОСТ 27.002-89, определяются как вероятностные характеристики. В данном пособии отказ объекта рассматривается как случайное событие, то есть заданная структура объекта и условия его эксплуатации не определяют точно момент и место возникновения отказа. Принятие этой, более распространенной, концепции предопределяет широкое использование теории вероятностей

Каждое свойство надежности характеризуется определенными свойствами продукции из которых основными являются:

2.1.1. Вероятность безотказной работы

Вероятность безотказной работы - это вероятность того, что в пределах заданий наработки отказ объекта не возникает. На практике этот показатель определяется статистической оценкой

(2.1)

где N_o - число однотипных объектов (элементов), поставленных на испытания (находящихся под контролем); во время испытаний отказавший объект не восстанавливается и не заменяется исправным; n(t) - число отказавших объектов за время t.

Из определения вероятности безотказной работы видно, что эта характеристика является функцией времени, причем она является убывающей функцией и может принимать значения от 1 до 0.

Средняя наработка на отказ – это математическое ожидание наработки объекта до первого отказа T₁.

Этот показатель относится к восстанавливаемым объектам, при эксплуатации которых допускаются многократно повторяющиеся отказы. Эксплуатация таких объектов может быть описана следующим образом: в начальный момент времени объект начинает работу и продолжает работу до первого отказа; после отказа происходит восстановление работоспособности, и объект вновь работает до отказа и т.д. На оси времени моменты отказов образуют поток отказов, а моменты восстановлений - поток восстановлений.

Средняя наработка на отказ объекта (наработка на отказ) определяется как отношение суммарной наработки восстанавливаемого объекта к числу отказов, происшедших за суммарную наработку:

, (2.13)

где t_i - наработка между i-1 и i-м отказами, ч; n(t) - суммарное число отказов за время t.

Показатели долговечности – назначенные ресурсы, суммарная наработка объекта при достижении которого применение объекта будет прекращено.

Показатели ремонтопригодности – вероятность восстановления ремонтоспособности.

Комплексные показатели надежности:

1. Коэффициент готовности

Кг =

То – время наработки на отказ

Тв – время на восстановление

2. Коэффициент сохранения эффективности

Кф =

Wср – объем фактически произведенной продукции

Wпр – объем продукции произведенной данным оборудованием.

3. Коэффициент простоя

Квп =

4. Коэффициент восстановления

Кв =

Zв – число восстановленных объектов или изделий в интервале времени t

Zф – число нераб. элементов системы.

5. Коэффициент технического использования

Ктн =

Т – время затраченное на проведение техобслуживания.

То+Тв+Тр – Время цикла

Применение данных коэффициентов позволяет рассчитать надежность изделий и определить параметры характеризую0щие работы системы.