автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Теоретические основы стратегий технического обслуживания машин и технологического оборудования

На правах рукописи

ПОСЕРЕНИН СЕРГЕЙ ПЕТРОВИЧ

ТЕОРЕТИЧЕС1СИЕ ОСНОВЫ СТРАТЕГИЙ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ МАШИН И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Специальность 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (коммунальное хозяйство и бытовое обслуживание)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2005

Работа выполнена на кафедре «Оборудование предприятий сервиса» ГОУВГТО «Московский государственный университет сервиса». Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Лукашев Евгений Алексеевич Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Каплии Леонид Александрович

доктор технических наук, профессор, Лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники

доктор технических наук, профессор

Пузряков Анатолий Филиппович Червяков Леонид Михайлович

Ведущая организация: Институт региональных экономических

исследований Центр научных исследований и информации в сфере бытовых услуг

Защита состоится 11 ноября 2005 г. в 10 00 часов в аудитории 1207 на заседании Диссертационного совета Д. 212.150.05 при ГОУВПО «Московский государственный университет сервиса» по адресу: 141221, Московская обл., Пушкинский р-он, пос. Черкизово, ул. Главная, 99.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО «Московский государственный университет сервиса».

Автореферат разослан 10 октября 2005 года.

Ученый секретарь Диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор ( И.Э. Пашковский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Рост сложности систем, включая производственные, технологические, транспортные, экономические и др., поставил перед теорией надежности ряд новых задач, требующих решения. Усложнение систем приводит к приобретению ими качественно новых свойств, что резко затрудняет прогноз их эволюции.

Актуальность совершенствования методов управления технологическими системами, в частности управления их техническим обслуживанием с целью повышения эффективности эксплуатации остается важнейшей проблемой и находится в сфере постоянного внимания практически всех федеральных органов исполнительной власти. Многочисленные постановления и решения Правительства, мобилизующие усилия исполнителей всех уровней в этом направлении и ежегодные Послания Президента России, подтверждают актуальность и срочность развития этого направления практически для всех отраслей экономики.

Повышение эффективности систем требует привлечения методов оптимизации, при построении которых в качестве теоретической основы используют методы теории надежности, массового обслуживания, исследования операций, линейного и нелинейного программирования, кибернетики. Одна из причин аварийности технических систем - их физическое старение, определяется многими факторами, в том числе, низким качеством технического обслуживания и ремонта (ТО и Р) техники. Разработка рациональных стратегий ТО и Р машин и технологического оборудования представляет собой один из наиболее перспективных путей решения проблемы. В связи с её сложностью решение должно включать постановку задач с точки зрения инженерных приложений теории надежности, обобщение накопленного опыта и разработку теоретических основ рассматриваемых стратегий.

Планирование мероприятий, требующихся для обеспечения или поддержания работоспособности технической системы, базируется на статистике отказов. На протяжении последних лет в работах многих ученых развитие теории надежности связано с разработкой подходов, позволяющих использовать теорию марковских и полумарковских процессов, а также разработкой методов решений систем дифференциальных и интегро-дифференциальных уравнений большой размерности. С развитием вычислительных средств возможности решения таких систем уравнений значительно выросли. Однако усложнились и сами задачи теории надежности. Это связано, прежде всего, с увеличением числа элементов сложных систем, с необходимостью обеспечения надежности систем, отличающихся многофункциональностью своих элементов

Эти задачи имеют общие черты, а также свои особенности. Некоторые задачи могут быть решены полностью или частично традиционными методами, для других требуется разработка теоретических и концептуальных основ построения методов решения. Диссертация посвящена разработке теоретических основ построения и выбора стратегий технического обслуживания машин и оборудования на примере ряда сложных систем, а также разработке концепции использования различных методов теоретического анализа: теории надежности, теории графов и методов термодинамики для обоснования принципов моделирования больших систем в применении к технологическому обеспечению сервиса.

Цель исследований. Создание научно-методического обеспечения управления предприятиями коммунального хозяйства и бытового обслуживания совершенствованием стратегий технического обслуживания и ремонта систем машин и технологического оборудования, элементы которых выполняют различные функции в условиях трансформирования организационной структуры.

Для достижения поставленной цели исследования проводились в следующих направлениях :

1. Определение состава и структуры технологической подсистемы предприятий отрасли, средств их технологического оснащения и установление взаимодействия с технологической подсистемой ТО и Р для выполнения в регламентированных условиях заданных технологических процессов и операций.

2. Разработка методов идентификации средств технического оснащения и их характеристик, применимых для оценки эффективности, аппроксимацией эмпирических распределений компонированными (смешанными) функциями.

3. Разработка методов исследования и оптимизации стратегий ТО и Р технических систем с учетом неопределенности исходных данных, условий применения систем, элементы которых выполняют разнородные функции и альтернатив перераспределения ресурсов при их реализации.

4 Разработка методов и принципов оценки стратегий ТО и Р на основе построения прогностических моделей в форме кинетических схем накопления повреждений.

5. Разработка концепции моделирования систем машин на основе термодинамического обобщения функционирования системы ТО и Р машин и оборудования для оптимизации стратегий ТО и Р и повышения эффективности организационной структуры предприятий отрасли.

6. Экспериментальное подтверждение разработанных теоретических положений.

Научная новизна заключается в разработанной методологии и аналитических зависимостях, полученных в результате решения сопряженных задач для аддитивных технических объектов, в условиях неопределенности их структуры и состава, обеспечивающих разработку комплексного, научно обоснованного подхода к построению и реализации стратегий технического обслуживания и ремонта систем машин и технологического оборудования коммунального и бытового назначения.

В качестве научных результатов получены: методы расчета эффективности аддитивных систем машин и оборудования отрасли при условиях неопределенности; методы решения многокритериальных задач оптимизации стратегий ТО и Р; метод построения кинетических схем и теоретических распределений накопления повреждений технических объектов, являющихся причиной отказов; методика синтеза организационной структуры управляемой и управляющей систем ТО и Р; метод построения квазитермодинамических циклов и временных диаграмм, обеспечивающих моделирование технологических систем и обоснование выбора стратегии ТО и Р средств технического оснащения.

Основные положения, выводы и рекомендации, выносимые на защиту.

1. Обоснование методов и допущений:

- объединения элементов в систему для оценки надежности систем машин;

- распределений отказов при реализации механизма кумулятивных повреждений, построенных в форме кинетических схем;

- критериев оптимизации стратегий ТО и Р (по показателям надежности и экономической эффективности);

- распределений отказов аппроксимированых компонированными функциями.

2. Стратегии ТО и Р и алгоритмы их оптимизации, определяемые распределениями отказов при полной и неполной информационной обеспеченности.

3. Термодинамическое обобщение стратегий ТО и Р в форме квазитермодинамическою цикла «эксплуатация - восстановление» и временные диаграммы, обеспечивающие моделирование технологических систем для оптимизации последовательности мероприятий ТО и Р.

Достоверность полученных результатов обеспечивается применением апробированных методов математической теории надежности, теории массового обслуживания, теории размерных цепей и др.; согласованием выводов с известными результатами для рассмотренных частных и предельных случаев применительно к технологическому прогнозированию и оптимизации.

Практическая значимость и реализация результатов работы заключается: в определении условий применения предельной теоремы теории вероятностей и разработке аналитических зависимостей для исследования эффективности аддитивных систем машин; в разработке: методов оценки уровня централизации и эффективности организационной структуры системы ТО и Р коммунально-бытового модуля мобильного комплекса жизнеобеспечения (МКЖ) МЧС России; инженерных методов расчета для систем с непостоянным числом элементов; методик расчета коэффициентов технического использования и экономических показателей в зависимости от вида и периодичности операций ТО и Р; аналитических зависимостей для определения эффективности и оптимизации стратегий ТО и Р; методик государственных испытаний МКЖ; в разработке методологии и обосновании выбора распределения отказов на основе квазикинетического метода накопления повреждений; в разработке квазитермодинамического подхода к организации систем технического обслуживания (сервиса) и обоснованию оптимизации стратегий ТО и Р технологических систем. Результаты исследований внедрены на коммунально-бытовых предприятиях и предприятиях машиностроения, выпускающих технику коммунально-бытового назначения: Мажейкяйском заводе компрессоров, Минском и Московском заводах холодильников, заводе «Прогресс» ПО Мособлбыттехника, Ужгородском машиностроительном заводе. Разработаны и внедрены программы и методики государственных испытаний машин и агрегатов коммунально-бытового модуля МКЖ МЧС России. Результаты работы используются в учебном процессе ГОУ ВПО «МГУС» и родственных вузов.

Личное участие автора заключается в теоретическом обосновании, постановке и решении задач повышения эффективности технологических систем, разработке моделей, исследовании надежности и эффективности машин и оборудования, моделей регулирования надежности и управления стратегиями технического обслуживания и ремонта, внедрении в производство методов повышения надежности машин и оборудования, организационных и технологических мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту техники.

Автором теоретически обоснованы, разработаны и внедрены в производство методы повышения надежности машин и оборудования, организационные и технологические мероприятия по техническому обслуживанию и ремонту техники.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на научно-технических советах Мажейкяйского завода компрессоров и Минского завода холодильников ПО «Атлант» (1977, 1979, 1981, 1983 гг.), Московского завода холодильников (1987, 1989, 1990 гг.), завода «Прогресс» ПО Мособлбыттехника (1990-1992 гг.), на Всесоюзной научно-технической конференции «Конструктивно-технологические методы повышения надежности и их стандартизация» (г. Тула, 1988 г.), Всероссийских конференциях «Индустрия сервиса в XXI веке» (г. Москва, 1999-2001 гг.), на Международном форуме по проблемам науки, техники и образования (г. Москва, 2000 г.), Международных научно-технических конференциях «Наука - сервису» (г. Москва, 1995-2004 гг.), и др.

Выполненные автором разработки экспонировались на ВДНХ СССР и ВВЦ, Международных выставках. Автор отмечен дипломами и медалями выставок.

Публикации результатов исследований. Основное содержание работы опубликовано более чем в 70 печатных работах, в том числе 3-х монографиях, 1 учебнике, 9 учебных пособиях, по теме работы получено 6 авторских свидетельств.

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений Объем диссертации составляет 352 страницы и включает 73 рисунка, 21 таблицу и список литературы из 223 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулирована цель и направления исследований. Научная новизна и практическая значимость связаны с развитием теоретических основ организации систем ТО и Р технологического оборудования, входящего в обслуживаемую производственную систему; разработкой методов расчета эффективности и закономерностей ТО и Р систем машин (структурных элементов: агрегатов, модулей и т.п.); разработкой квазикинетического метода построения распределений накопления повреждений и квазитермодинамического метода построения циклов «эксплуатация - восстановление» для обслуживаемой технологической системы и временных диаграмм для расчета и выбора стратегий ТО и Р.

Первая глава включает теоретический анализ методов представления технологических систем и систем машин в приложении к теории надежности, а также применение этих методов к расчету и оптимизации аддитивных систем машин (СМ) по параметрам эффективности. Рассмотрены задачи проведения ТО и Р технологического оборудования, направленные на восстановление работоспособности обслуживаемой технологической системы, которые в теоретической части составляют класс задач теории надежности. Комплекс мероприятий ТО и Р включает в качестве элементов большое число технологических операций, которые в общем случае являются разнородными. Однако среди них в соответствии с определенными признаками выделены подобные, которые отнесены к некоторому классу. Это позволяет систему из элементов одного класса рассматривать как аддитивную. Рассмотрен ряд вопросов теории систем и представлено теоретике- множественное описание СМ.

Система машин представляет собой комплекс функционально взаимосвязанных однотипных или разнотипных машин, предназначенных для выполнения определенных функций или производственных процессов М => {^М^^М,;...;^]«,,}, где М - система машин; М( - машина ¡-го вида; Ц - количество машин 1-го вида Отдельная машина М1 предназначена для выполнения одной или нескольких видов работ, заданий, функций, операций, т.е машина М| выполняет работу А„ а вся система машин М выполняет работу А, определяемую как А = ф(А,,Аг,..., А„), где Ф(.) - некоторый функционал

Методы расчета надежности систем по параметрам эффективности строятся на функции соответствия Я = $(у(и),утр), которая характеризует степень соответствия реального результата операции (У(и)) требуемому (Утр). Требуемый результат должен быть определен в некотором смысле, в простейшем случае он задается в качестве нбрмативного системой более высокого иерархического уровня, кроме того, он может определяться в задаче оптимизации. Математическое ожидание этой функции принимается за показатель эффективности Е(и) = м|в(у(и),у1т)|. Если У(и) и Утр не являются случайными переменными,™ Е(и) = 8(у(и), У™).

В детерминированном случае функция соответствия является показателем эффективности. Эффективность систем кратковременного действия составляет по И А. Ушакову Е(0= , где Ь5(() - вероятность того, что система кратковременного действия в момент времени I находится в в состоянии; Ф5 - коэффициент эффективности данного состояния; Е^) - показатель эффективности функционирования системы. Для

систем длительного действия в интервале [м + 1,] показатель эффективности функционирования определяется по выражению е(м + 0= |фт<Н1„(м + 1„), где ^„(м + ц) -

с,

элемент вероятности того, что система длительного действия в интервале [1,1 + 1,] имела я-реализацию процесса перехода из одного состояния в другое; Ф„ - условный показатель эффективности функционирования системы для я-реализации; Е(м + »„) - показатель эффективности функционирования системы.

Типичной структурой СМ является структура, состоящая из функционально независимых объектов, выполняющих одинаковые или различные функции. Эффективность функционирования СМ складывается из эффективностей, вносимых каждой из машин, т.е.

N

Есм = ^Е,, где Есм, Е, - эффективность функционирования СМ и ¡-й машины. Эффект,

1=1

получаемый от использования СМ, рассматриваем как случайную величину, слагаемую из

N

случайных величин эффекта, вносимого каждым элементом, Ед = , где - коэф-

1-1

фициент, характеризующий вклад с 1-го объекта СМ в величину обшей эффективности функционирования системы машин. В общем случае величина -1 ¿Е,, ¿1; в частных случаях величина);, = 1.

Обоснован вывод, что для оценки и прогнозирования надежности объектов СМ необходимо сочетать теорию случайных функций с методом композиции функций распределения случайных величин, влияющих на значение показателя эффективности.

Анализ проблемы показал, что методы расчета надежности аддитивных СМ базируются на коэффициентах снижения эффективности, которые учитывают только получаемую эффективность функционирования СМ при работоспособном состоянии всех их элементов и при отказе отдельных элементов. При этом не учитываются затраты на поддержание работоспособного состояния, дисциплины поступления заявок, принятая технология и организация работы. Центральной проблемой для всех задач теории надежности является правомерность использования того или иного распределения отказов. Наиболее часго выбор распределения основывается на статистических данных и обобщениях накопленного опыта Это определило задачи исследования в виде оценки возможностей методов расчета, а также оценке тех теоретических приемов, которые позволяют под выбор распределения подвести требуемое практикой теоретическое обоснование.

На основе признаков сложных систем разработана классификация СМ. Поскольку каждая СМ может одновременно обладать одним или несколькими признаками, их выбирали по принципу необходимости и достаточности для решения задач оценки эффективности и надежности СМ.

Для представления СМ использовано теоретико-множественное описание. Для систем ТО и Р поведение обслуживаемой технологической системы есть расходование начального ресурса работоспособности. Здесь структура - понятие комплексное, включающее технологический процесс и оборудование для его проведения (технологическая схема, регламент, перечень и режимы эксплуатации оборудования, системы автоматики, иерархическая последовательность принятия управленческих решений и т.д.) Неравенство Буля позволяет получить оценку вероятности достижения цели в СМ при конструировании системы по отдельным О-качествам I — — Р(8)5гтп р(§1)), где Р(в) - вероят-

ность достижения цели системы, р(80) - вероятность достижения цели системы по О- ка-

честву. Данная оценка тем лучше, чем ближе p(sq) к единице (или к нулю - для дополнительных множеств). При этом нижняя оценка одинакова как для зависимых, так и независимых Q-качеств. Если рассматривается поведение системы на отрезке t <*>, то неравенство Буля принимает вид: Р^ктиР^,), те вероятность достижения цели системы

совпадает с вероятностью достижения цели по Q-качеству, имеющему минимальную вероятность.

Из приведенной теоретико-множественной модели СМ следует, что она в общем случае находится в работоспособном состоянии на некотором временном сужении, если значения U -ресурсов, затрачиваемых на обеспечение функционирования системы в соответствии с установленными требованиями, и V -ресурсов, получаемых в результате функционирования системы на ее выходе, удовлетворяют требованиям регламента, а технические средства СМ находятся в работоспособном состоянии.

Рассмотрены частные случаи критериев работоспособного состояния СМ, когда величина V-ресурсов зависит от себестоимости производимой продукции (работы), количества произведенной продукции, ее качества Количество производимой продукции (работы) является основной характеристикой работоспособного состояния по величине V- ресурсов (V„). Критерий неработоспособного состояния представлен в виде

(зПщХэп^П, cll.j^V, a Vo, где П, - параметры, характеризующие величину ресурсов по параметрам производительности (П,, П,- области допустимых и недопустимых

значений), V..V. - области допустимых и недопустимых значений V-ресурсов по параметрам производительности.

Оценка надежности систем машин по разности U-, V-ресурсов получена при решении следующей задачи. Пусть за критерий эффективности принята разность между затрачиваемыми и получаемыми ресурсами и задано нормативное значение этой разности Ен-Принимается, что на некотором интервале [t„,t'] система работоспособна, если

Mt.stst'Mv.'-uOaE^).

Если рассматривать величины V, =(у,'-ЕнДи, =(uj -EHil), то условие работоспособности может быть записано в виде ((vt)[t, ítSt'JXÍV, -U,)so). Пусть плотности вероятности распределения U-, V-ресурсов на рассматриваемом сужении имеют вид f„(u), fv(v), распределения u, v независимы. Необходимо найти вероятность того, что E=v-u>0. В

то яо

общем случае она равна p(v - и > о) = р(е > 0) = J dE J f, (u)fv (и + E)du .

• -«.

Эта задача аналогична классической задаче расчета вероятности неразрушения изделия при наличии функции распределения нагрузок и прочностных свойств материалов. Получены выражения для случая нормального распределения U-, V-ресурсов.

В большинстве практических случаев при проведении оценок надежности СМ на стадии проектирования функции распределения U-, V-ресурсов неизвестны и могут быть указаны только некоторые практически возможные границы их изменения. В этом случае для проведения ориентировочных расчетов достаточно принимать за действительное распределение такие функции, которые будут давать верхние (нижние) оценки или отражать физическую сущность рассматриваемых ресурсов. Таким образом, для практики основная проблема заключается в выборе функций распределения.

Оценка надежности аддитивных СМ по параметрам эффективности может производиться следующим путем (1) рассмотрения СМ как одного объекта, в который заявки на

обслуживание поступают по некоторой стратегии; (2) рассмотрения получаемой эффективности каждой машиной с последующим их суммированием по всему комплексу машин.

Для нескольких типов СМ сформулированы и решены следующие задачи: (1) поток заданий простейший, время выполнения одного задания распределено по экспоненциальному закону со сдвигом; (2) СМ состоит из ш машин и является одной системой массового обслуживания; (3) СМ состоит из S однотипных машин и предназначена для обслуживания Ii клиентов; (4) СМ состоит из S однотипных машин; каждое поступившее задание от клиентов, число которых не ограничено, выполняется одной из свободных машин.

Оптимизация последовательности выполнения работ требуется, когда заявки отличаются по длительности и объему выполняемой работы. За критерий оптимизации приняли среднее время пребывания заявок в системе, при котором минимальна длина очереди на обслуживание. Вероятность отказа при выполнении каждой заявки различна в силу различия продолжительностей выполнения i-ro задания (L,), условий выполнения каждого задания и т.п. Если среднее время восстановления отказа tb|, то L, = П,1, + P(L,)tb . Оптимальная очередность выполнения заявок имеет вид:

К1!.!+Ki'M+p(4I>M1* - * Гпн'ы + НЧ1>м1

После окончания каждого задания проводится проверка качества его выполнения. Выполнение i -го задания считается законченным, как только будет обработано П, заявок с требуемым качеством. Вероятность качественного выполнения заявок каждого вида равна р|. Фактическая длительность выполнения ¡-ой работы с учетом длительности качественного и некачественного выполнения будет равна М"' = "У1- и тогда

»I

L-'"'=—= min, где работа каждого вида выполняется в такой последовательности, п

что L^j S £... i L^ (индекс i - порядковый номер работы после упорядочивания). Среднее время пребывания работ в системе максимально, когда расписание имеет вид ьЗД ä £... ä ьЗД. Если для всех видов работ П,1, = const, то среднее время пребывания работы в системе L, = Ц*"' будет минимальным, если работы упорядочены по величине Р(, т.е. р(,,2р[г,^...йр{о1.

За время выполнения одного задания СМ может иметь отказы не только по параметрам качества выполнения задания, но и функциональные отказы, связанные с прекращением функционирования, когда требуется дополнительное время на восстановление работоспособного состояния Оптимальное расписание для такой ситуации имеет вид:

Ki'H + Km.I'M)] ^ [Пщ'ц + Км^м)] . < (Гси'ы+Кч^,,,))

1 РИ J 1 РМ "' 1 РЫ J

Рассмотрены случаи, когда система состоит из нескольких элементов. Задача построения оптимального по быстродействию расписания сведена к нахождению перестановки я (ж = (¡,,^,...,1,,) - последовательность выполнения заявок), которой соответствует

наименьшее значение d.(ic}=max Vt, . - Vt, _ .

вЧ «—Lk Ä J

При оптимизации эффективности аддитивных СМ в зависисмости от их структуры исследованы методы' расчета надежности по функциям изменения и-, У-ресурсов во времени; определения полей рассеивания показателей эфективности методами размерных цепей; определения условий живучести однородных систем с переменной структурой;

расчета живучести аддитивной СМ с переменным числом элементов в фиксированный момент времени; учета погрешности диагностирования.

Для определения показателей надежности аддитивных СМ при известных функциях распределения величин эффективности отдельных машин использованы два подхода (1) Определение функции распределения суммы эффективностей, вносимых входящими в СМ объектами. В качестве случайной величины выступает сумма случайных величин (2) Путем определения эффективностей отдельных объектов СМ. В данном случае в качестве случайных величин выступают эффективности отдельных объектов.

Изменение во времени эффективности функционирования объекта обусловлено рядом факторов, которые можно разделить на систематические и случайные К систематическим относим факторы, которые приводят к изменению эффективности по некоторой функции Такое изменение обусловлено процессами деградации (износ, коррозия и т п ). Распределение значений показателей эффективности на интервале функционирования будет определяться композиционным законом распределения систематических и случайных факторов.

Для определения полей рассеивания показателей эффективности использован метод размерных цепей. Для аддитивных СМ величина эффективности функционирования может быть представлена в виде Хд = £,Х, + 52Хг +... + (здесь п - количество объектов в СМ, Х1 - случайная величина эффективности, вносимая ¡-ой машиной; X - величина эффективности функционирования СМ; - весовой коэффициент, характеризующий вклад ¡-ой машины в эффективность функционирования СМ). Введение весовых коэффициентов позволяет свести к аддитивным системы машин с разнородными объектами, в которых каждая из машин выполняет различные работы, что и дает в сумме общий эффект функционирования.

При проектировании СМ могут возникать две задачи. Прямая задача - заданы плановые или нормативные требования к параметру эффективности и требуется определить параметры эффективности отдельных объектов, при которых обеспечивается эффективность СМ в целом. Обратная задача - заданы параметры эффективности отдельных объектов и требуется определить параметры эффективности СМ в целом. Для решения этих задач введены: Х|, Хл- среднее значение параметра X, и Хд; сХ1, стХл- среднее квадратичное отклонение параметра X, и ХЛ; «о,, <ол - поле рассеивания параметрах, и ХЛ; Х^, ХН(, Х„4, Х„4- верхние и нижние предельные отклонения параметра X, и Х4; Д„ , Д„ -координаты середины поля рассеяния параметра X, и Хд. По аналогии с теорией размерных цепей введены безразмерные коэффициенты относительной асимметрии и относи-Х-Дш ., 6а, ,,

тельного рассеяния: а =-; К = —-. На практике возможно несколько ситуации:

'2

а) коэффициенты а, К вычисляются исходя из известной функции распределения случайной величины; б) коэффициенты а, К определяются по опытным данным. Получены выражения для коэффициентов а и К для нормального закона распределения, распределения Рэлея, распределения Максвелла, усеченного нормального закона.

В общем случае СМ состоит из машин разного возраста, что приводит к различию вероятности отказа в рассматриваемый момент времени Сложность оценки такого типа однородных систем объясняется тем, что число элементов является переменной величиной. Для характеристики подобного типа систем использовано понятие живучести СМ. Под живучестью однородных систем с переменной структурой понимается их свойство выполнять требуемые функции при изменении состава их элементов и отказах отдельных

элементов Отказ одного объекта СМ не обязательно приводит к невыполнению задания СМ по У-ресурсам В общем случае система 8 определяется набором п ее элементов 8=(81, 82,..., в«—, 8„) и структурой их соединения (взаимодействия). Число элементов системы является переменной величиной. Рассматривается состояние системы в момент т.

Каждый элемент может находиться в двух состояниях. Состояние - неработоспособное; - работоспособное. Для системы число возможных состояний 2" образует множество К" всех возможных состояний 8=(1,, ¡2,...Д„ , ¡„), где ¡у =1 или 0. Множество К" разбивается на две части: е, множество состояний жизни системы, т.е. состояний, когда система способна выполнять функции; е, - множеством состояний гибели системы, т.е. состояний, когда система не способна выполнять функции с требуемыми параметрами. Вероятность Р„ - работоспособного состояния системы в данный момент

Р, = р(5ее,)= ХГТРугч! '' , а вероятность отказа - <2У=1-РУ; здесь Р„ = Р(|у = 1); 8«, «1

Ч, -1 - Р„ = р(|, = у); V = 1,п, где Р, - вероятность того, что у-ый элемент работоспособен в рассматриваемый момент.

Разработан метод расчета живучести аддитивной системы с переменным числом элементов в фиксированный момент времени. СМ с аддитивным показателем эффективности структурно представляет собой систему с параллельным соединением одинаковых

и

элементов. Для этого случая Ру = £с*РУч"к, т.е. эта система способна выполнить тре-

К-а

буемые функции, если в момент т работоспособно т из п элементов. Если СМ состоит из восстанавливаемых элементов, то каждый элемент системы может находиться в работоспособном состоянии, в состоянии восстановления работоспособного состояния или простоя по организационным причинам.

При переходе на систему ТО и Р по техническому состоянию возрастает роль погрешностей средств диагностирования на объективность оценки показателей надежности СМ, В связи с запросами практики разработаны методы расчета, учитывающие погрешность диагностирования при расчете надежности составной части системы машин.

Решение рассмотренных задач организации работы СМ показало, что в случае если число элементов в СМ более 10, тогда в качестве исходного может использоваться нормальное распределение. В случаях, когда число элементов в СМ менее 10 следует воспользоваться методами теории размерных цепей и приближенными выражениями, полученными на ее основе.

Во второй главе представлены разработанные методические основы организации ТО и Р элементов СМ. Методология организации ТО и Р разрабатывалась применительно к мобильному комплексу первичного жизнеобеспечения населения (МКЖ), применяемого МЧС России в районах чрезвычайных ситуаций Каждый цикл применения МКЖ включает операции- хранение (консервация) - транспортирование - использование по назначению - транспортирование на место хранения. Такому циклу большинство технических средств МКЖ подвергается неоднократно. На каждой из этих стадий имеет место процесс их старения, что приводит к росту интенсивности отказов. Эта интенсивность в общем случае различна для каждой стадии. МКЖ будет обладать живучестью и работоспособностью, если: а) на стадии хранения обеспечена сохранность технического средства и показатели надежности обеспечивают работоспособность изделия в течение срока использования; б) к концу срока хранения обнаружен и устранен отказ отдельных элементов; в) на стадии

транспортирования не произошла потеря работоспособности; г) в процессе использования по назначению обеспечено работоспособное состояние проведением операций ТО и Р

Показано, что более полно связь между техническим состоянием объекта и процессом его эксплуатации обеспечивается при методе ТО и Р по состоянию Разнообразие методов ТО и Р по состоянию разделено на две группы: с контролем уровня надежности и с контролем параметров объектов эксплуатации. В первом случае задача ТО сводится к управлению уровнем надежности совокупности однотипных элементов, во втором - к управлению надежностью каждого конкретного элемента

Основные характеристики организационной структуры системы ТО и Р объединены в две группы. К первой группе относятся характеристики, связанные с иерархичностью системы: число уровней рассматриваемой системы, характер взаимосвязей между уровнями (подсистемами), степени централизации и децентрализации в управлении, признаки разбиения системы на подсистемы. Ко второй - эффективность функционирования системы с той или иной структурой: эффективность (стоимостная), надежность, живучесть, быстродействие, пропускная способность, способность к перестройке, вероятность выполнения системой поставленной перед ней задачи.

Степень централизации а (первая группа) служит мерой разделения функций между уровнями системы и для каждой пары смежных уровней (И, i), i=2,...,N и может измеряться отношением объема Uj задач, решаемых на i-том уровне, к объему Uj_i задач, решаемых на (И) уровне, т.е. а = U|/Un- Объем Ui решаемых задач может быть определен через количество перерабатываемой информации на уровне i. Степень централизации сис-

N

темы в целом а = J^a, (p¡ - весовые коэффициенты)

i-I

Иллюстрацией ко второй группе характеристик структуры служит упрощенная модель. Пусть П - прибыль, а У - убытки, определяемые в общем виде. Пусть система управляется двумя переменными xf и тогда n=II(xj, х2), У=У(х1( х2) и тах(П-У)= тахх|,х2 [П(х,, х2)-У(х,, х2)]. Предположим, что одна часть системы управления ответственна за эффект (прибыль) П(Х], х2), другая - за эффект (убытки) У(хь х2). Установлены две локальные цели: максимизировать TI(xt, х2), и минимизировать У(Х], х2) Пусть управление организовано так, что одна часть системы воздействует на хь другая - на х2. В результате оптимизации функционирования каждой части получены выходные эффекты тах^Щхь Х2)| И |ШПх2[У(Х|, х2)|.

Целевая функция системы при данном управлении будет иметь вид- тахх|(П(х,, х2)| -minx2[y(xi, х2)], экстремум которой в общем случае не совпадает с тахх1,х2 [П(Х|, Х2)-У(Х|, x2)]=U.

Предположим, что одной подсистеме ставится задача максимизации х2), а другой - минимизации F2(x,, х2), причем функции Fj и F2 определены некоторым образом и отличны от П(Х|, х2) и У(Х], х2) Тогда общий эффект функционирования системы определяется как L = тахх|[Р,(Х|, х2)] -minx2[F2(x1, х2)].

Разность (И - L) можно рассматривать как меру структурной неэффективности системы.

Для объектов МКЖ выбор оптимальной стратегии, т е допустимой стратегии, имеющей экстремальное значение целевой функции, должен базироваться на анализе фактических данных, доставляемых системой сбора и учета информации об отказах

Для объектов МКЖ в качестве критериев оптимизации использовали две группы критериев. К первой относятся показатели надежности: коэффициент готовности, коэффициент технического использования и вероятность безотказной работы на заданном интервале времени Ко второй группе - затраты на эксплуатацию, прибыль от эксплуатации,

затраты на единицу времени работы (или наработки), средние затраты на определенном интервале времени и др. Для объектов МКЖ выделены полезностные критерии, используемые в случае, когда необходимо учитывать социологические, психологические и другие аналогичные факторы.

Построение оптимальных стратегий ТО и Р велось в рамках различных моделей функционирования технических объектов. Первая предполагает, что рассматриваемый объект в любой момент времени может находиться в одном из состояний, например, полной работоспособности и полной неработоспособности; во второй - рассматриваемый объект в любой момент времени находится в обычном из множества состояний. Третий тип моделей связан с несчетным множеством состояний объекта

При выборе стратегий ТО и Р объектов МКЖ приходится учитывать несколько критериев выбора оптимальных решений. Приоритетность критериев определяется стадией использования технических средств и их видом. Пусть имеем совокупность частных критериев (Кг), образующих векторный критерий. Для решения многокритериальной задачи выбираем стратегию, чтобы каждому из частных критериев обеспечить большее значение. С - множество (&)"„, допустимых стратегий Стратегия g, не хуже стратегии gj, если выполняется неравенство Kr(g,)ä Kr(gj), r=l,...,S. Если K(g,)= K(gj), то такие стратегии считаем эквивалентными (gr-g|). Эквивалентные стратегии являются равноценными в смысле векторного критерия К. Стратегия gi - эффективна, если не существует стратегии gjCG такой, что gj > gh Оптимальные стратегии следует искать среди эффективных стратегий G°.

Эффективные стратегии обладают тем свойством, что по одному из частных критериев, например, Кр, предпочтительнее является стратегия pi-' Kp(gJ> Kp(g,), а по другому, например, Кч, лучше стратегия q,: K4jgJ)>K4(gi). Для выбора оптимальной стратегии необходимо проранжировать частные критерии по степени важности. Эти критерии позволяют упорядочить все стратегии множества U по степени предпочтительности.

Так как множество допустимых стратегий G конечно, то для выбора оптимальной стратегии среди множества допустимых стратегий Ii можно построить один функционал, позволяющий представить лексикографическое отношение функционала Ф на G со свойством: Ф (gi) > Ф (gj) для любых gi, gj е G, тогда и только тогда lex, когда gi > gj и тем самым свести задачу отыскания лексикографически оптимальных стратегий к задаче нахождения максимума Ф на G. Такой функционал можно искать в виде Ф = L = ¿а, Кг . Для

Г=1

построения Ф в линейном виде относительно частных критериев, нужно выбрать коэффициенты df. Достаточно взять произвольно коэффициент а, > 0 , а остальные коэффициенты а,_ь а2, et] назначать в соответствии с рекурентной формулой ar >— Va, д, после-

Иг 1-Й

довательно. Процедура решения многокритериальной задачи методом последовательных уступок заключается в том, что все частные критерии располагают и нумеруют в порядке их относительной важности так, что главным является К, менее важным К2, затем следуют остальные часгные критерии К},.-, К,. Максимизируется первый по важности критерий К| и определяется его наибольшее значение Qj. Затем назначается величина «допустимого» снижения (уступки) А, 2: 0 критерия К] и ищется наибольшее значение Q2 второго критерия К2 при условии, что значение первого критерия должно быть не меньше, чем Q, - Ai. Снова назначается величина уступки Д2 ^ 0, уже по второму критерию, которая вместе с первой используется при нахождении условного максимума третьего критерия, и т.д

вплоть до условной максимизации последнего критерия К,. Получаемые в итоге стратегии считаются оптимальными

Для построения стратегий ТО и Р МКЖ решен ряд задач: (1) разработаны методические основы оптимизации организационной структуры ТО и Р; (2) решена задача о правилах выбора критериев оптимизации стратегий ТО и Р; (3) разработана методология оптимизации стратегий ТО и Р объектов МКЖ.

Разработаны алгоритмы оптимизации стратегий технического обслуживания и ремонта в случае полной информационной обеспеченности на уровне однотипных элементов и устройств для бесконечного и конечного интервалов времени. Решение прямых и обратных задач оптимизации стратегий ТО и Р на уровне элементов и устройств с использованием традиционных моделей оптимизации, т.е. без ограничений и учета нестационарности режимов эксплуатации, сводится к следующему. Считаем, что оптимизация проводится для бесконечного и конечного интервала времени. При оптимизации на бесконечном интервале времени оптимальные стратегии строятся в классе стратегий ТО и Р, основанных на назначении управляющих воздействий по неслучайной наработке Рассмотрены стратегии двух типов.

Стратегия 1 (на уровне элемента) - ТО проводится с периодичностью т, при которой предусматривается полное восстановление или замена элемента.

Стратегия 2 (на уровне устройства) - ТО проводится с периодичностью х, при которой предусматривается полное обновление или замена всех элементов устройств.

При оптимизации на бесконечном интервале времени для стратегий 1 и 2 в качестве целевой функции или характеристики качества функционирования использованы коэффициент технического использования Ктн(т) (прямая задача) или удельные эксплуатационные расходы С(т) (обратная задача).

Аналитические выражения для Кти(т) представлены в виде:

[Fdx

- для однотипных элементов (стратегия 1): Ктн :

J[F(x)dx

с + т^ +(тт0 -тт,)Г(т)

- для однотипных устройств (стратегия 2): Кти (т) =-=—-.

т + тто-т„1пР(т)

Аналитические выражения для математических ожиданий удельных эксплуатационных расходов МС(т) имеют вид

• для однотипных элементов (стратегия I): МС(т) =

- для однотипных устройств (стратегия 2): МС(т) =

+(Сто -С TP t 9 fF(x)dx t

CTO -

т

где т,тто,ттр - периодичность TO, продолжительность TO и продолжительность текущего Р; Сто ,СТР - стоимость проведения ТО и стоимость ущерба при текущем Р; F(x)-

функция распределения времени безотказной работы; F(x) = l-F(x)- вероятность безотказной работы.

В предположении непрерывности функции F(x)c непрерывной строго возрастающей до оо интенсивностью отказов Х(х) доказаны существование и единственность стратегии

из рассматриваемого класса (по наработке), максимизирующей Кти(т), и стратегии, характеризующейся минимальными издержками.

Оптимальную периодичность т* ТО однотипных элементов для прямой и обратной задач определяли путем решения трансцендентных уравнений, которые образуются при приравнивании к нулю соответственно производных 9Кти(т)/Эг и ЭМС(т)/9г Оптимальную периодичность т" ТО однотипных устройств для прямой и обратной задач оптимизации определяли из решения обобщенного трансцендентного уравнения tX(x) + lnF(i) = a, где 8 = тТ0/тТР при оптимизации по критерию Кти(т) или 8 = СТ0/СТР при оптимизации по критерию max МС(т).

Исследование стратегий на конечном интервале времени является более сложной задачей, чем для случая бесконечного интервала. Однако для многих классов стратегий получены условия, при которых задача оптимизации имеет решение. В общем случае для существования и единственности оптимальной стратегии достаточно, чтобы функция распределения времени безотказной работы F(x), была непрерывной функцией с возрастающей интенсивностью отказов.

Стратегия 1 NTP(t) - количество отказов на интервале времени |0,t) (и внеплановых текущих ремонтов); NTO(t)- число ТО. Средние затраты на интервале времени [0,t]: qt)=CjpMNjpO)+CroMNfoit) (прямая задача).

Обратная задача оптимизации по критерию t (оптимальность наилучшего уравновешивания затрат от внезапных отказов в процессе активного функционирования с затратами на плановые ТО). Однако, если интерпретировать Стр как среднее время восстановления отказа, а Сто как среднее время планового ТО, то C(t) будет средним временем простоя на интервале [0,t|. а стратегия, минимизирующая С(1), будет максимизировать коэффициент технического использования.

C„(t,s)- средние затраты в интервале [0;t|, связанные с п воздействиями, произведенными в соответствии с правилом назначения плановых управляющих воздействий с

Для обоснования выбора стратегий ТО и Р для изделия в целом рассмотрено четыре вида стратегий. С, - проводятся только плановые ТО и Р. Моменты проведения операций определяются значениями наработки или интервала времени от начала эксплуатации или от предыдущего ТО или Р. При возникновении отказа или необходимости в ТО их проведение откладывается до очередных ТО и Р. С, - проводятся только неплановые ТО и Р. Моменты проведения ТО и Р определяются моментом наступления отказа или поступления диагностического сигнала о необходимости проведения ТО. С, - смешанная стратегия, сочетающая плановые и неплановые виды стратегий. ТО и Р проводятся в плановые сроки, а также при наступлении отказа. Момент проведения очередных плановых ТО и Р может быть изменен или проводится в ранее установленные сроки после внеплановых ТО

i ÇLlk. 14til

(s),t>s

случаю отсутствия плановых воздействий для п = 1,2..., тогда

. Так как период » > t эквивалентен

c„l(t,s)=r

и Р. С4- по фактическому состоянию. При этом виде планируют проведение проверок технического состояния объекта с заданной периодичностью. Решение о необходимости ТО и Р принимается по результатам проверки. Планы проверки должны содержать структуру контрольно-диагностического цикла (периодичность, объем и содержание проверок).

В зависимости от вида изделий оптимальная стратегия выбирается по различным критериям. Рассмотрены следующие наиболее распространенные критерии: С(Р) - удельная суммарная стоимость эксплуатации; ЩР) - удельная эффективность от эксплуатации; К, - коэффициент готовности; Ког - коэффициент оперативной готовности. Выбор оптимальной стратегии проводится в соответствии табл. 1.

Таблица 1.

Выбор стратегии объектов по средним значениям целевых функций

Стратегии ТО и Р Критерии выбора стратегий

Коэффициент готовности Коэффициент оперативной готовности Экономические показатели

Удельные затраты Удельный доход

С| Только плановые ТО и Р М ц-а с, +сю N ИР Сдц-С„-Сщ

41 + FCu)] М + 1* М + 'ь

С2 Только неплановые ТО и Р: V M+t„ ц-а M + t„ С„ СдМ + С0

M + t. M + t.

С3 Плановые и неплановые ТО и Р без перепланировки м ц-а C„tf(A) + C„ Сдц -С0Н(ft) - С.

M + tb+taH(») fi + t„+t,H(jt)

- с перепланировкой tí fi-a C„F(//) + C„fX«) CM/u~CrjF(/,)-C„(M)

M + h+t.FiM)

С4 ТО и Р по необходимости H-a~i)tn tlC + CjQi) Cait-vP-CJ{ji)

м + 'иПм) M+t.F(u)

В табл. 1 приняты следующие обозначения: ц = jF(t)dt - математическое ожидание

интервала времени или наработки, через которое необходимо проводить ТО и Р объекта; F(t) - вероятность, с которой интервал времени или наработки между плановыми ТО и Р принимает значение, более t; F(t) = 1 - F(t)- вероятность, с которой интервал времени или наработки между проведением ТО и Р принимает значение, меньшее или равное t; Н(ц) -

и

математическое ожидание числа отказов за период t. Н(ц) = F(ji) +jH(jx-t)F(t)dt или

Н(ц) я 1 + 0,5[(сг/ц)' -1|, а - среднее квадратичное отклонение интервала времени или наработки, через которые необходимо проводить ТО и Р; // - средняя наработка на отказ; т) -число диагностических проверок; /„ - средняя продолжительность диагностических проверок; а - среднее оперативное время выполнения заданий (по ТО и Р, восстановлению); t„ -средняя оперативная продолжительность проведения неплановых ТО и Р; f» - средняя оперативная продолжительность проведения плановых ТО и Р; С„ - средняя стоимость проведения плановых ТО и Р; Сг - средняя стоимость проведения неплановых ТО и Р; Спр

- средняя стоимость потерь за счет снижения эффективности использования объекта; С -средняя стоимость проведения одной проверки; Сд - средний суммарный эффект (доход, прибыль) за единицу времени использования объекта по назначению.

Разработаны методические основы оптимизации ТО и Р в условиях неполной информационной обеспеченности, поскольку на практике почти все задачи решаются в условиях неопределенности: часть информации отсутствует, часть известна с той или иной достоверностью Например, при вводе технического изделия в эксплуатацию неизвестны вид функции и моменты распределения времени безотказной работы F(t) для большинства устройств При этом не могут быть непосредственно применены формальные методы, описанные выше, так как в рассмотренных моделях целевая функция зависит от неизвестной функции распределения времени безотказной работы F(t) (или ее моментов). В подобных условиях выбор стратегии проводится на основе Байесовского или минимаксного подхода.

На практике оправдан подход, промежуточный между Байесовским и минимаксным. Для достижения цели необходимо задать верхнюю границу допустимых потерь и рассматривать лишь такие стратегии g, для которых потери R(F;g)<C для всех возможных распределений F(t). Константа С должна быть больше максимальной потери С0, возникающей при минимаксной стратегии, так как в противном случае не найдется удовлетворяющей этому условию стратегии g.

Разработаны алгоритмы оптимизации ТО и Р (с ограничениями) на уровне однотипных элементов и устройств. Необходимым условием для существования оптимальных решений является возрастание стоимости при увеличении продолжительности (объема) управляющих воздействий. Наличие ограничений влияет на выбор метода оптимизации. Рассмотрены задачи, которые решаются методом неопределенных множителей Лагранжа. Ошимальные решения для однотипных элементов находятся из системы четырех трансцендентных уравнений, которые образуются при приравнивании к нулю производных от функции Ф(-с,тто,ттр) по всем переменным т,тхо,тТР и .П Разработанная методика проиллюстрирована на примере гамма-распределения времени безотказной работы (а = 2) и степенных функциональных зависимостей Стоот ттои Стр от тТР: G(tto) = ttot^; Q(T„) = TTp*Sr.

Решение о необходимости ТО и Р принимается на различных стадиях жизненного цикла МКЖ в зависимости от значения лимитирующих параметров, закономерностей изменения во времени, вида и полноты информации о них. Для определения времени проведения управляющих воздействий по критерию наработки до первого отказа предполагали, что изделие переходит в состояние отказа, как только рассматриваемый параметр, характеризующий работоспособность объекта, первый раз отклоняется за верхнюю или нижнюю границу своего допуска За наработку до отказа приняли время функционирования объекта или количество выполненного объема работ (функций) Случайную функцию изменения параметра задавали в виде ?(t)= m0 +л(0+х(0> где то - начальное значение параметра; 11(1)- тренд параметра, обусловленный процессами средней скорости; х(0 -флуктуация параметра, обусловленная медленно протекающими процессами. Флуктуация может быть представлена в виде х(*') = Z('')+C(t'), где z(t') - периодическая составляющая, являющаяся детерминированной функцией; c(t') - случайная составляющая, являющаяся стационарной случайной функцией. Рассмотрены типичные случайные функции. Исследованы решения о выборе времени регулирования при неполной информационной обеспеченности, когда регулирование проводится после времени tp„. или после выхода

исследуемого параметра за границы допуска Решена задача оценки нижней границы риска нарушения работоспособного состояния по результатам испытаний (диагностирования). Разработанные алгоритмы оптимизации регулирующих воздействий (ТО и Р) позволяют получить необходимый результат, который будет более точным, если известны функции распределения соответствующих событий (отказов и др.).

В третьей главе представлены исследования в области статистической теории отказов- кинетические схемы и вывод некоторых распределений накопления повреждений.

Решение практических задач, представленных в главах 1 и 2 показало необходимость теоретического обоснования ряда распределений, используемых в расчетах систем ТО и Р Одним из основных вопросов является выбор распределения отказов. Основой такого выбора является обобщение и перенесение опыта (в форме статистических данных наработки на отказ и т.п.), накопленного в ходе эксплуатации данных или аналогичных технологических систем (СМ и др.), на рассматриваемую систему (проектируемую, испытываемую и др.). Используемые в теории надежности распределения случайных величин (например, отказов) для решения задач организации ТО и Р различных систем являются в большинстве случаев эмпирическими и требуют для своего обоснования больших выборок статистических данных.

Как правило, анализ надежности технических систем производится на основе известных методов с привлечением данных об отказах и восстановлениях элементов, полученных в результате эксплуатации или испытаний систем и их элементов. На практике используют аналитические методы, методы имитационного и статистического моделирования. К аналитическим методам относятся логико-вероятностные; основанные на теории случайных процессов; методы декомпозиции; асимптотические и эвристические; аналити-ко-статистические методы.

Анализ показал, что использование экспоненциальных законов при анализе надежности технических систем длительного функционирования неоправданно, так как исходные посылки в моделях не адекватны физическим процессам. При решении практических задач указанная идеализация реальных процессов отказов и восстановлений может приводить к существенным ошибкам.

Причинами неэкспоненциальности распределений являются: 1) большое число механических устройств; 2) восстановление; 3) неодновременность работы элементов; 4) искусственная и естественная избыточность. Разработка математической модели технической системы с большим числом состояний сталкивается с препятствиями, згЬруднякнци-ми анализ ее надежности: 1) неоднозначность понятия отказа системы; 2) взаимовлияние отказов элементов и частей системы; 3) неопределенность исходных данных; 4) многокри-териальность; 5) восстанавливаемость; 6) наличие избыточности; 7) наличие контроля состояний; 8) возможность перестройки структуры системы. Одна из центральных проблем теории надежности больших систем - разработка математического аппарата для ее расчета, анализа и прогнозирования Считается, что модель в виде графа, учитывающая практически любые факторы, является более общей для описания технической системы.

Под надежностью технологических систем по параметрам производительности понимается их свойство обеспечивать и сохранять ритм выпуска продукции. Для моделирования такой системы используется «граф Эрланга», который генерирует систему дифференциальных уравнений Графы данного типа моделируют процессы «гибели - размножения», являющиеся кинетически обратимыми, используются для производственных систем, рассматриваемых как системы массового обслуживания Однако технологическая система расходует свой первоначальный ресурс работоспособности. Такой процесс является необратимым и с точки зрения кинетики (квазихимических реакций накопления повреждений).

и термодинамики (рост энтропии системы в процессе приближения к равновесию окружающей среды и, например, конструкционного материала, который является неравновесной системой при термодинамических параметрах окружающей среды).

Обзор статистических моделей накопления повреждений показал, что при их построении предполагается, что изделие функционирует циклически во внешней среде и во время циклов происходят необратимые изменения, которые аккумулируются до тех пор, пока изделие не может удовлетворительно функционировать, т.е. наступает отказ изделия. Для построения физически интерпретируемых распределений для процессов кумулятивных повреждений было предложено использовать модель удара и схему испытаний Бер-нулли.

Разработана концепция, в которой процесс накопления повреждений является статистическим, что позволяет строить математические модели данного процесса в терминах квазихимических реакций (графов переходов), генерирующих статистические распределения. В рамках этой концепции разработана математическая модель ассоциации точечных дефектов с образованием линейных цепей (дислокаций). Предполагается, что момент наступления «кризисной ситуации» является случайной величиной, но в то же время приближение системы (узла, процесса) к ней определяется рядом факторов, которые являются детерминированными величинами.

Процесс образования ассоциированной линейной дислокации представлен в виде следующей кинетической схемы. На поверхности трения присутствуют А, одиночных (мономерных) неактивных центров - потенциальных зародышей трещин (дефектов, дислокаций и т.п.) В результате активационного перехода эти зародыши переходят в активно растущие ядра А,, которые в последующем присоединяют неактивные дефекты с образованием линейных дислокаций в форме димеров (А,), тримеров (А,) и т д. Изменение распределения зародышей и активно растущих ядер во времени можно представить в форме

dA dA

системы кинетических дифференциальных уравнений- —- = R - к0А0; —- = к„ А, - к. А,;

dt dt

^i = k,A,-к2Аг; . . ^- = k,_,A, ,-к,А, ит.д., где A„ - поверхностная концентрация dt dt

зародышей цепи дислокаций, А,,...,А, - микротрещина (полимерная дислокация). В качестве начального условия примем, что при t, =0, А0 = const, А, =0. Величина R может выражать поток дефектов из объема фазы, а также скорость образования зародышей цепи в независимом процессе. Для некоторого стационарного (квазистационарного) режима можно принять R = const, для некоторого нестационарного процесса: R = R(t). При t -> <х> распределение смещается А0 -> 0, А, -» 0

Процесс ассоциации активно растущих ядер и зародышей является конденсационным и поэтому экзогермическим. В связи с этим можно полагать, что наращивание цепи дислокаций сопровождается снижением энергии активации (Е° >Е^). Откуда следует, что можно принять к, <к, Для последующих актов наращивания цепи разница в энергиях активации должна нивелироваться, поэтому можно принять к, = кг = ... = к, = ... = к

Для исследования эволюции системы приняли А, =С0 при t0 =0 и R = 0 Решение

задачи для i-й цепи дефектов А, =С„ —

4 1 "к-кДк-к,

xP{-kot}-pg((k~^a)t)i lexpi-kt}

U1 J- у

проиллюстрировано на рис. 1.

При достижении некоторой концентрации линейных цепей, а также при достижении

ими некоторой длины, начинается процесс интенсивного их объединения с образованием сетки поверхностных или объемных микротрещин. Неактивный дефект может перейти в активный и породить цепь или присоединиться к растущей цепи только один раз, после чего он выбывает из последовательности превращений.

Решение этой задачи получено в виде р = 1 -exp{-C„kt(l -ехр{- k„t})}. Иллюстрация зависимостей приведена на рис. 2. Как видно из представленных зависимостей увеличение кинетической константы активации дефектов (к0) при прочих равных условиях приводит к более интенсивному заполнению поверхности или объема нагруженной детали линейными ассоциатами (рис. 2). Аналогичная закономерность наблюдается при увеличении концентрации потенциальных зародышей цепи (С0) и скорости роста цепей (к), причем влияние этих констант одинаково. На представленных зависимостях присутствует латентный период, т.е. относительно медленное развитие процесса образования сетки ассоциированных дефектов (микротрещин) в начальной стадии. Вторая стадия характеризуется практически линейным во времени развитием процесса Третья стадия фиксирует замедление процесса, т.е. наступает насыщение за счет полной реализации процесса заполнения поверхности (или объема) ассоциированными дефектами.

Сформулирована и решена задача в постановке, предполагающей перекрывание растущих цепей, в виде системы уравнений и начальных условий: t„=0, С, =0, R = R, = const. Эти условия означают, что поток неактивных дефектов к поверхности или скорость реакции их образования является постоянной величиной, т.е. задают стационарный процесс. Иллюстрация решений приведена на рис. 3. Полученные закономерности также фиксируют три характерные участка, качественно подобные тем, которые проиллюстрированы на рис. 2.

Представлена физическая интерпретация информации, которая позволяет зафиксировать статистические методы в форме различных распределений отказов.

Процесс накопления повреждений или изнашивания поверхностного слоя материала при фрикционном контакте представим кинетической схемой ассоциации точечных дефектов, приводящей к образованию линейных (полимерных) цепей дефектов. Последующие стадии должны приводить к объединению растущих линейных цепей, т.е. к их перекрыванию Процесс перекрывания цепей может захватить некоторый объем материала. Этот процесс, когда перекрывание цепей станет пронизывать объем или поверхностный слой детали в виде некоторой сетки, нарушающей сплошность материала, может быть принят в качестве модельного для описания приближения к некоторой «критической зоне», где и наступает разрушение (отказ).

Функция распределения отказов во времени в соответствии с причинами и механизмом реализации отказа принята в виде F(t)=p, а функция надежности -1 - F(t) = 1 - р = ехр{- C,kt(l - expf- k„t})}. Критической зоной в данном случае является зона максимума производной функции p = l-exp{-C„kt(l-exp{-kllt})}. С позиций физической надежности кривые могут рассматриваться как функции распределения, представляющие накопление потенциальных повреждений в материале, которые могут привести к его разрушению Чем больше концентрация потенциальных повреждений, тем больше вероятность их разрушения. Под отказом понимается переход потенциального повреждения в реализованное повреждение, проявившееся в той или иной форме. Данная интерпретация позволяет рассмотреть формы представления информации о вероятности отказа в виде плотности распределения вероятностей, интенсивности отказов, функции надежности и остаточной наработки.

Рис. 1. Изменение концентрации неактивных дефектов (А,(е)), активных дефектов (А, (О) и цепей ассоциированных дефектов (А,(0; ¡ = 2, 3, 4, ...); при к, =0,9 и к = 1,0 (С. =1).

"О 5 10 15 20

О t 20

Рис. 2. Характер зависимости степени пре-

.„. „ Рис. 3. Изменение концентрации неактивных

вращения (В) при изменении значений кон- . . / \ , . , ■>

дефектов А„ш, активных дефектов А.и) и стант, для кривых (слева направо и сверху , , \

вниз) константа к, имеет значения 0,5, 0,1, цег,еи ассоциированных дефектов А,(О

0 = 2, 3, 4, ...) - слева направо и сверху вниз; при к„=0,5 и к = 1,5 (Я, =1,С, =0).

0,01, 0,001; для всех кривых С„к = 1,5

Плотности распределения вероятностей накопления повреждений в материале f(t) = dF(t)/dt (F(t) у = C„kexp{-C,kt(l~ехр{-k„t})}-(l -ехр{-k„t}+k|ptexp{-k„(})), проиллюстрированы на рис 4 Полученные зависимости по форме подобны аналогичной характеристике распределения Рэлея Эти зависимости позволяют представить уравнение интенсивности накопления повреждений (интенсивности отказов) x(t)= f(t)/(l - F(t)) в явном виде A, = C„k(l-exp{-k„t}+k0texp{-k,t}) (рис. 5)

Рис. 4. Плотности распределения f(t) Рис. 5. Зависимости интенсивности потока

повреждений, накапливающихся в материале и приводящих к отказам

Выполнено сопоставление статистического распределения, генерируемого кинетической схемой (Fk(«,k,,C,,k) = 1-c\p{-C,kt(l-cvp{-k,t})}), и распределения Всйбулла

F„(t,a,e,>i)= 1 -expj-^—j; t>|i (рИс. 6. 7). Сделан вывод, что кинетическая схема, поло-0¡ tsji

женная в основу вывода функций распределения, наиболее адекватно представляет результаты, которые могут быть аппроксимированы распределением Рэлея (при 1 < a £ 2) в рамках подхода Вейбулла.

Анализ зависимостей (рис. 6, 7) показал, что крутизна на начальном участке в ряду y(t), z(t), u(t), v(t) и w(t) возрастает. Для сравнения приведена кривая для экспоненциального распределения при а = 1, 8 = 1, ji = 0,Xl(t) = l (рис. б.а), кривая для распределения Рэлея при а = 2, е = 1, ц = 0, Xr(t) = 2t (рис 6.6) и кривая для распределения Вейбулла при а = 3, е = 1, ц = 0, Х„(t) = 3t2 (рис. 7).

Сопоставление интенсивностей потока для ассоциативных цепей дефектов и распределения Рэлея (рис 6.) приводит к выводу, что величина Xk(t), соответствующая функции распределения Ft(t, к,,С,, к) = 1 -exp{-C„kt(l -ехр{- k0t})}; t 2: 0, асимптотически приближается к аналогичной величине экспоненциального распределения (Xe(t), как и плотность распределения f,(t), только на относительно больших временах: при t -> оо функция M*)-**.(0=co!ist. В случае распределения Рэлея ситуация обратная, на малых временах величина Xb(t) для данной функции распределения может быть аппроксимирована функцией Xr(t)= A„t, где Л„ = const. Результаты свидетельствуют, что для одних и тех же экспериментальных данных могут быть предложены различные аппроксимации f(x) экспериментальной функции распределения, которые, в свою очередь, имеют различные плотности распределения f(x) и различные интенсивности элементарных переходов х(\)

В то же время, если две аппроксимации в виде функций распределения совпадают на всем интервале изменения х с определенной (заданной) точностью, это не означает, что будет совпадение для соответствующих плотностей распределений и для интенсивности элементарных переходов Х(х) Это положение проиллюстрировано на рис. 7, где функции Х^) и Х„ (0 не являются даже качественно подобными и на малых, и набольших временах.

1 2 1 1 1

КО 1 . , ' '' /

У(0 ■ f / : ! /

z(t) ■l > /

u(t) 05

■ t ■■

40 ;■// /

41) i'/ / <//

0 * i i 1

0 0.5 1 1.5

0 t

Рис. 6. Зависимости для распределения Рк(1,к,,С,,к); 1^0 при С,к = 1 и различных значениях к, (0,5; 1,0; 2,0; 5,0; 10,0, соответственно, для кривых у^), г^), и(|), у(0 и *(0)

12

40 1 —'

y(0

z(0

u(l) 05 U '

v(t)

W(l) ''4

0 0

0

\ n 1 1

/ 1 ! [

- - - ---

1 1 1 1

2 3

I

б

Рис 7. Зависимости k{t) для распределения Fb(t,ke,C0,k); t > 0 : а) - при С„к = 1 и различных значениях к0 (0,5; 1,0; 2,0; 5,0; 10,0); б) - при к, =1 и различных значениях С„к (1,0, 2,0; 5,0; 10,0), соответственно для y(t), z(t), u(t), v(t), w(t) и x(t) для распреде-пения Вейбулла - x(t) при а = 3, 6 = 1, ц = 0 (X.(t)= 3tJ )

Разработана статистическая модель топохимической кинетики образования и роста двумерных и трехмерных перекрывающихся трещин. Физико-химическая сторона математической модели кинетики образования и роста двумерных трещин на поверхности кристаллитов (в зоне их межфазного слоя) с последующим наращиванием объема двумерных трещин с образованием трехмерных структур типа трехмерных трещин или пор сводится к

следующим положениям. Процессы образования и роста двумерных ядер, являющихся двумерными ассоциатами точечных дефектов на различных поверхностях, относятся к то-похимической кинетике. Предполагается, что на межфазных поверхностях существуют некоторые особые в энергетическом отношении точки - потенциальные центры ¡ароды-шеобразования. Последние после активации становятся активно растущими двумерными ядрами Далее предполагается, что начинает закладываться поровая структура на поверхности двумерной трещины, например, в местах схождения более двух кристаллитов, т е после достижения некоторого двумерного объема двумерной трещиной происходит образование и рост трехмерных ядер, которые будем считать трехмерными полусферами. Далее полагаем, что как двумерные, так и трехмерные ядра при своем росте перекрываются, захватывая потенциальные центры и ядра меньшего размера

Задача образования и роста поверхностных микротрещин с учетом их перекрывания на заключительных стадиях процесса решена для случаев когда вводится (1) и не вводится (2) аппроксимация экспоненциальной зависимости роста концентрации ядер на начальных временах. Для первого случая решение задачи для степени заполнения поверхности двумерными ядрами (микротрещинами) имеет вид а = 1-ехр(-М2) (к - кинетическая константа). Для второго случая, соответственно, а = 1 -ехр{- Л1![] -ехр(-к'1)§ (А , к" - кинетические константы).

При образовании трехмерных зародышей существует некоторый минимальный критический размер последнего, который определяется балансом свободной энергии компонентов на поверхности в зоне межфазного слоя. Образование трехмерного зародыша критического размера происходит с реализацией нескольких последовательных стадий (Р), после чего новообразования участков трещины могут считаться стабильными. Дальнейший рост зародыша является ростом ядра, который начинается с Р +1 - стадии Можно считать, что с первых стадий роста двумерного ядра начинается рост на их поверхности трехмерных ядер. Потенциальные центры (дефекты, выходы дислокаций, ступеньки роста и т.п.) присутствуют на вновь образованной поверхности трещины в достаточно большом количестве, поскольку процессы упорядочения кристаллической структуры являются медленными Эти центры на поверхности двумерных ядер являются фактически не потенциальными центрами для трехмерных ядер, а зародышами, которые после реализации первой из р стадий становятся активно растущими трехмерными ядрами. Решение задачи полу-

чено в виде М = М.

где к - константа скорости образования трех-

мерных ядер.

В предположении, что образование трехмерных ядер происходит в начальные моменты времени, разлагая экспоненту в ряд и принимая р = 1, получили М = МмЙ.

Решение задачи с учетом перекрывания растущих ядер получено в виде закономерности заполнения «потенциального порогового» объема (объема микротрещин V,)

р^- ^ л ЕЕ^4^, где к „ - константа скорости радиального роста ядра

1я суммарног

[

X = 1 - ех

В общем случае без разложения экспоненты в ряд для суммарного объема трехмерных ядер получены соотношения для степени превращения

я 2 Мя-з .

без учета перекрывания ядер: х =

3 У»

1-ехп

с учетом перекрывания ядер:

s=s;

, где H,=ps;

l-exij-^^l-exi-k-tS

Рис. 8. Характер кривых f(i) (a), f(t) (б) и X(t) (в) при постоянных значениях В = 1, k'=l, к = 1, р = 2 и переменных значениях А (1; 0,5; 0,1; 0,05, соответственно, для кривых обозначенных x(t), y(t), z(t), u(«))

Характер построенных статистических распределений трещин, приводящих к нарушению сплошности материала, его разрушению и отказу, формируемому постепенным накоплением повреждений в материале в форме функции распределения (к(0), плотности распределения (Г(()) и интенсивности потока дефектов (Х(ф, проиллюстрирован на рис. 8. Функция распределения, отражающая заполнение потенциально возможного объема микротрещин, растущих статистически имеет вид

F(t)= 1 -ехр

At3 [l - ехр{- Bt1 (l - expf - k't})}]x

1-expfktg^)-

I.I f>

где константы

2 S* N* з

А и В являются составными: А =—яр—k^; В = я—fk|, Кривые, иллюстрирующие

3 V, S,

изменение F(t), f(t) и X(t), качественно полностью соответствуют эмпирическому распределению Вейбулла Это свидетельствует о том, что полученные ранее результаты испытаний, аппроксимируемые распределением Вейбулла, могут быть интерпретированы в рамках разработанных статистических моделей.

Разработанный подход подводит теоретическую основу под мероприятия ТО и Р механических систем, характеризующихся постепенными отказами, которые определяются накоплением повреждений. Возможное развитие исследований проиллюстрировано постановкой задач, предполагающей другой механизм накопления повреждений.

В четвертой главе представлены результаты разработки методов представления стратегий ТО и Р в форме графов квазитермодинамических циклов «эксплуатация - восстановление» и временных диаграмм Представлен теоретический анализ формулировки стратегий восстановления методами теории графов. Рассмотрены два метода, разработанные в теории массового обслуживания, позволяющие исследовать надежность сложных систем: метод введения фиктивных вспомогательных состояний (метод фаз Эрланга) и метод дополнительных переменных.

Для многих сложных систем экспериментальные распределения, например, представленные в форме гистограмм времени восстановления, наработок и т.п., не позволяют аппроксимировать их экспоненциальным распределением, т.е. с помощью плотности распределения вида f(t)= цехр{-(it}; t£0), где р - параметр (положительное действительное число). В методе фаз Эрланга аппроксимация экспериментальных распределений задается

плотностью вероятности вида f(t)= ехр{-ц,п^}; t £0, где к - произвольное по-

¡-I

ложительное целое число, п, - произвольные неотрицательные целые числа, ц, - произвольные положительные действительные числа, с „ 0* ■"■)*' , q, - произвольные неотри-

' 57-1)

ш

цательные числа (q, г 0) с точностью до условия нормировки = 1.

Слагаемые без весовых коэффициентов q, fl(t)=c1t"'"1 exp{-ji,n,t}; t&0 являются плотностями распределения Эрланга степени п,. Распределения Эрланга можно рассматривать как распределения суммы п, независимых, экспоненциально распределенных с параметром ц, случайных величин. Время пребывания, имеющее распределение Эрланга степени п,, можно рассматривать как последовательность из п, стохастически независимых «временных фаз» случайной длины, где каждая фаза экспоненциально распределена с параметром ц,. Аппроксимация функции соответствует взвешенному среднему арифме-

1с к

тическому из распределений Эрланга f(t)= £q,f,(t), где = I, q, > 0.

i«i i.i

Метод дополнительных переменных имеет следующее обоснование. Если время пребывания случайного процесса z(t) в некотором состоянии z, распределено неэкспоненциально, a z, имеет только одно непосредственно следующее за ним состояние, то может оказаться целесообразным ввести для уже проведенного в состоянии z, времени дополнительную переменную u,; f((t,и,) - условная вероятность того, что система в момент t находится в состоянии z, при условии, что она уже провела в нем время и,.

Одну и ту же задачу чаще всего можно моделировать как с помощью графов переходов с циклами, так и с помощью графов без циклов. При моделировании без циклов возможно более детальное описание процесса. Но с этим методом связано увеличение числа состояний по сравнению с моделированием с циклами.

При формулировке стратегий восстановления обязательно присутствует переход системы из неработоспособного состояния в работоспособное, но перед этим был переход из работоспособного состояния в неработоспособное. Таким образом, система функционирует циклически. Для экономической целесообразности возвращать обслуживаемую систему из неработоспособного состояния в работоспособное необходимо, чтобы она давала производственный эффект в форме произведенной продукции больший, чем будет затрачено «сил и средств» на ее восстановление при ремонте При ТО частичная потеря системой первоначального ресурса работоспособности компенсируется в виде возврата системы в исходное (или близкое к исходному) состояние. При этом система также находится в циклическом процессе.

Циклические процессы составляют основу технической термодинамики, поэтому может быть поставлена задача применения аппарата технической термодинамики для представления процессов потери и восстановления ресурса работоспособности технологической системы В этом смысле организационная структура системы ТО и Р, а также эффективность ее функционирования будет характеризоваться термодинамическим критерием - коэффициентом полезного действия или коэффициентом использования работоспособности, т.е. энергетическим или эксергетическим КПД.

Аналоги термодинамических методов нашли применение при проектировании больших систем, не являющихся классическими объектами технической термодинамики. Аппарат термодинамики находит применение для решения задач размещения: транспортных узлов и сетей, предприятий, предоставляющих услуги населению (коммунальные предприятия, предприятия сервиса, зоны отдыха и т.д). Понятийный аппарат термодинамики, в частности в теории информации, которую можно рассматривать как один из разделов теории массового обслуживания, эффективно использует понятие энтропии (Шеннона). Статистические свойства многих больших систем получили энтропийную трактовку. Термодинамические методы нашли применение при моделировании больших систем для целей оптимизации, поскольку первоначально именно в рамках термодинамики развивались методы вариационного анализа. Однако, как показал обзор, необходима дополнительная информация при формулировке статистических моделей Например, для транспортных сетей - это гравитационная модель распределения поездок, которая предполагает «притяжение» одних элементов системы другими К этому же типу относятся экономические гравитационные модели: модель экономического обмена Тейла и модель Леонтьева и Страута.

Обзор применения методов теории графов к моделированию процессов восстановления, а также применения аппарата термодинамики к моделированию больших систем позволил поставить вопрос о термодинамическом обобщении задач теории надежности в части ТО и Р.

Основная задача технологической системы ТО и Р - поддержание работоспособности обслуживаемой системы. С термодинамической точки зрения данная система производит работу. В ходе производства продукта система потребляет сырье и дополнительные ресурсы. Технологическая система после переработки некоторого объема сырья и производства некоторого объема продукта теряет способность выполнять свою основную функцию, т.е переходит в неработоспособное состояние. Это можно связать с выработкой ресурса самой технологической системой, т.е в данном случае сама система служит «специфическим» сырьем для производства целевого продукта Возвращение системы в работоспособное состояние требует затрат «сил и средств» С точки зрения термодинамики система имеет набор состояний и переходит из одного состояния в другое. В теории надежности данная ситуация характеризуется как минимум двумя состояниями: работоспособным и неработоспособным Смена состояний системы (машины, технологической линии и т.п.) -от некоторого начального до некоторого конечного в ходе производственного процесса, а

затем «по другому пути» от этого конечного до начального в ходе процесса восстановления (ТО, Р и т.п.) есть циклический процесс. Этот циклический процесс представляет собою термодинамический цикл, в котором по одному пути система совершает работу над внешней средой, по другому внешняя среда - над системой. Причем при восстановлении состояния системы внешняя среда совершает работу над системой за счет части работы, совершенной системой на первом пути.

С точки зрения теории надежности в прямом процессе имеем реализацию работоспособного состояния с утратой первоначального ресурса работоспособности. В обратном процессе имеем реализацию технологий восстановления, например, за счет включения резервных элементов, ТО при частичной потере работоспособности (реальной или предполагаемой), ремонта соответствующего вида (аварийного, планового и т.п.). Термодинамическая машина за один цикл производит полезную работу, равную разности работ совершенной машиной над внешней средой и внешней средой над машиной для возвращения в исходное состояние, т.е. равную площади термодинамического цикла. Термодинамическая эффективность цикла тепловой машины (термодинамический КПД), составляет отношение полезной работы, совершенной системой за вычетом работы, затраченной на восстановление исходного состояния, ко всей работе, совершенной системой. Аналогичной величиной для любой технологической системы в экономических терминах является удельная прибыль. При определении прибыли учитываются затраты на восстановление системы в целом (амортизационные отчисления, заработная плата и т.д.).

Для термодинамики обратимых (квазистатических) процессов интерес представляют тепловые машины и их термодинамическая эффективность и, в этом смысле, цикл тепловой машины подобен циклу «эксплуатация - восстановление» технологической системы. Для термодинамики необратимых процессов интерес представляют «потоковые» системы, т.е. их «проводимость», при этом процесс проводимости является полностью термодинамически необратимым. Наличие каналов обслуживания в системе массового обслуживания подобно свойству проводимости системы, которую рассматривает термодинамика необратимых процессов. Эффективность такой системы сводится к обеспечению заданной проводимости, однако, в смысле производства работы, термодинамически необратимые процессы имеют нулевую эффективность. С другой стороны, термодинамически обратимые процессы в смысле производства работы имеют максимальную эффективность. Реальные технологические процессы занимают промежуточное положение, и в этом заключается основная сложность использования термодинамического подхода для постановки задач теории надежности. Однако уже качественное термодинамическое рассмотрение показывает, что модель технологической системы в форме процессов «рождение - гибель», генерирующих граф Эрланга, не может дать ответов на вопросы о термодинамической (и, соответственно, экономической) и тем более экологической эффективности технической системы с учетом режимов эксплуатации и обслуживания. Это можно проиллюстрировать сравнением двух графов: графа Эрланга и графа, включающего состояния цикла «эксплуатация - восстановление» (рис. 9, 10). Термодинамическая эффективность процесса (К), который, с одной стороны, не является квазистатическим (обратимым) процессом, а с другой - не является полностью необратимым, может быть отражена отношением полезной

„ <1\у. сиу. к«^, к

работы к максимальной -— = к или -!-=-- - 7-л — =-= <Х,

где - термодинамическая добротность цикла «эксплуатация - восстановление».

Каждый узел графа (рис 10) пути восстановления может быть расширен до графа Эрланга многоканальной системы при параллельном выполнении операций ТО и Р. Граф «эксплуатация - восстановление» может содержать поглощающие состояния для продуктов, не утилизируемых в рамках некоторой технологической системы. Эти состояния мо-

гут быть начальными для представления динамики другой системы, например, природной В рамках термодинамического подхода могут быть рассмотрены задачи динамики, управления и диагностики технических систем как задачи оптимального резервирования и восстановления. В терминах обобщенного термодинамического цикла - это определение точек в пространстве технологических параметров, которые по смыслу эквиваленты точкам перехода процесса с изотермы на адиабату в цикле Карно

Рис. 10 Граф системы «эксплуатация - восстановление»

Построенное термодинамическое обобщение позволило заключить, что методы технической термодинамики, применяемые при разработке рациональных конструкций термодинамических машин и процессов, могут быть расширены до методов разработки сложных технических (производственных) систем, в частности систем ТО и Р технологического оборудования. Рассмотрен пример построения рациональной конструкции термодинамической машины на примере компрессора холодильной машины.

На первом этапе разработки конструкции герметичных компрессоров выясняют какими группами факторов определяются основные характеристики компрессора и намечают общую схему построения конструкции Холодильный агрегат холодильника, как сложный технический комплекс, может быть разделен на несколько относительно независимых элементов, компрессор с электродвигателем, испаритель, конденсатор и др., т.е. на элементы, которые обеспечивают движение рабочего тела по термодинамическому циклу. Это делается для того, чтобы вести разработку каждого из этих элементов на этом уровне отдельно. К каждому элементу предъявляются требования, вытекающие из требований к агрегату в целом Затем может быть построен другой уровень элементов, к которым должны быть выработаны соответствующие требования и т.д.

Аналогичная структура информационных потоков задается на этапе определения параметров и показателей качества При этом если выработка требований проводилась сверху вниз, то расчеты должны проводиться в обратном порядке - снизу вверх Параметры и показатели качества, рассчитанные на моделях (п + 1)-го уровня, являются входными величинами моделей п -го уровня Входными данными моделей являются также проектные решения, принимаемые на соответствующем уровне. По мере повышения уровня растет и сложность моделей, расширяется номенклатура входных и выходных данных

Основным элементом, определяющим характеристики холодильного агрегата бытового холодильника, является компрессор В рассматриваемой комплексной системе «обслуживаемая технологическая система - система сервиса» аналогичным элементом является система сервиса, которая меняет «термодинамические» параметры обслуживаемой системы Система сервиса «выводит» технологическую систему из рабочего процесса, используя для этого средства диагностики, далее восстанавливает ресурс работоспособно-

П|1

Рис 9 Граф состояний многоканальной системы с отказами

сти, затем вводит в рабочий процесс (с обеспечением хранения, транспортирования, наладки с учетом возможных переходных процессов). В рамках построенных аналогий компрессор является аналогом системы ТО и Р, которая «забирает» на обслуживание технологическую систему (рабочее тело) с низкими «термодинамическими» параметрами, затем «повышает» их, используя для этого внешний источник энергии (внешний ресурс).

Модель компрессора формулируется в следующих величинах: к = (к,,кк„к) -

Л* - мерный вектор показателей качества компрессора; Р = (р,,р,.....р^) - Кр- мерный

вектор параметров компрессора, не являющихся показателями качества; К, р, = (рц,р2|,-,р„,,) - соответственно н'к и 11], - мерные векторы по-

казателей качества и параметров элементов 2-го уровня, причем I = , где 1ЧМ - ко-

личество элементов 2-го уровня; и = (п,,и2)...,ак ) - И, - мерный вектор параметров, характеризующих решения, принимаемые на уровне компрессора Модель компрессора есть соотношение между входными и выходными величинами к = с, ^с, ,...,!£„ , р,р„ц ,и); р = (2 (к, „.., к „^, р,,..., р„и, и).

Аналогично строятся и модели элементов более высоких и более низких уровней. Структура модели системы сервиса (ТО и Р) строится аналогично в соответствии с подходом рассмотренным выше.

Конструкцию компрессора можно оптимизировать по критерию массы как самого компрессора, так и его элементов. В более широкой постановке вопроса эта огггимизация конструкции может трактоваться как оптимизация капитальных затрат (хотя в отдельных случаях это могут быть, например, производственные площади для системы ТО и Р, как в данном случае массы элементов). Массу каждого из этих элементов обозначим через С„,СМД,СМ,С„,СШ,С„,С^,С„ соответственно. Тогда масса конструкции компрессора представляется в виде суммы

С« +с„ +СМ +СВ +СМ +С„ +с„. Разделив обе части на С„, получим уравнение в относительных единицах

5« +4М +5« +4™ = 1 ■

В основную группу включим те элементы конструкции, которые непосредственно участвуют в производстве холода, т.е. производят впуск, сжатие и выпуск рабочего тела из компрессора Сюда, очевидно, войдут цилиндры, поршень и клапанная группа. Относительная масса основных элементов конструкции составит =В,Ш +

В группу вспомогательных элементов включим те, которые прямо обесцечивают работу основных элементов, а именно механизм движения и электродвигатель = + .

Наконец, в дополнительную группу включим все остальные элементы конструкции Их назначением является либо обеспечение работы вспомогательных элементов (система охлаждения, система смазки, элементы автоматики и защиты, корпус и кожух), либо удовлетворение тех или иных специальных требований к показателям качества компрессора (глушители и виброизоляторы) Относительная масса дополнительных элементов составит

= + 5«. + + + ■ Тогда можно записать + + = 1.

Поступая аналогично в системе сервиса (ТО и Р) можем выделить элементы организационной структуры, составляющие три группы' основную, вспомогательную и дополнительную. Основная группа включает элементы производственной структуры системы сервиса, которые непосредственно выполняют технологические процессы и операции ТО и Р. Форма уравнения =4„ + позволяет записать долю этих элементов в капитальных и

эксплуатационных затратах. Группа вспомогательных элементов, обеспечивает работу основных элементов; в нее могут быть включены подразделения транспорта, энергообеспечения и другие службы с подобными функциями. К дополнительной группе следует отнести те элементы организационной структуры системы ТО и Р, которые обеспечивают согласованную работу основных и вспомогательных элементов; сюда могут быть отнесены диспетчерская служба, а также подразделения, выполняющие административные, планово-финансовые и другие функции.

Разработана концепция и критерии выбора оптимальной стратегии ТО и Р с использованием термодинамического подхода Методы, традиционно используемые для определения оптимальных периодов и объемов ТО и Р, строятся при принятии следующих допущений- (1) изделие состоит из одного или нескольких элементов, полностью сохраняет работоспособность до наступления момента отказа; (2) для восстановления работоспособности изделия после отказа необходимо проведение ТО и Р; (3) восстановление работоспособности изделия рассматривается как полное его восстановление; (4) наступление отказа фиксируется немедленно или выявляется после проверок в ходе диагностирования. В отличие от традиционного, разработанный «квазитермодинамический» подход строится следующим образом.

Рис. 11. Граф последовательности мероприятий ТО и Р (Т, - мероприятия ТО или Р)

©—■- - ©

Рис. 12. Граф последовательности состояний нахождения обслуживаемой технологической системы в рабочем процессе (Я,) и в процессе восстановления (Т,)

«С©

Рис. 13 Граф переходов обслуживаемой технологической системы из состояния работоспособности (целевого функционирования) - Я, в состояние восстановления (ТО и Р) - Т

О—О— - • -

Рис. 14. Граф эволюции технологической системы на протяжении рабочей части жизненного цикла изделия (технологической системы); в, - узел, представляющий работу и восстановление технологической системы.

Рис. 15 Граф, представляющий «термодинамический цикл» комплекса «технологическая система - система сервиса (ТО и Р)»

Рассмотрим некоторую периодичность мероприятий ТО и Р, которую представим в виде графа (рис. 11). Данный граф определяет характер, т.е совокупность технологических операций восстановления, и временную последовательность операций ТО и Р Этот же граф может представлять не отдельные технологические операции ТО и Р, а в целом процесс периодического восстановления работоспособности обслуживаемой технологической системы после очередного отказа, т е. каждый узел графа представляет всю совокупность этих операций от момента потери работоспособности до момента ее восстановления. К данному графу добавим узлы, представляющие нахождение обслуживаемой технологической системы в рабочем процессе. В этом случае граф примет вид, представленный на рис.

12, где каждый узел Т, может рассматриваться как граф последовательности технологически х операций ТО и Р (рис. 11).

часпмнэе воссгаюагеке / \ частим» аосстзчэвлвчле ресурса

ресурса работоспособюсти / \ рабогоспособности

Рис. 16. Альтернирующий процесс как цикл тепловой машины: а) - стоимостной термодинамический цикл «эксплуатация - восстановление» (по производимой технологической системой продукции); б) - ресурсный термодинамический цикл: «эксплуатация - восстановление» (по вкладываемому ресурсу технологической системы в производимую ею продукцию); А, - стоимость единицы продукции за вычетом стоимости сырья, В, - время эксплуатации технологической системы в единицах произведенной продукции; прямой процесс - процесс производства продукции и потеря первоначального ресурса работоспособности, обратный процесс - процесс восстановления работоспособности

Коррекция допущений традиционного подхода должна касаться, прежде всего, исключения предположения об идентичности состояний И,. Однако и в этом случае остается одна проблема, которая не может быть формализована в терминах теории графов, используемых в теории массового обслуживания. Это проблема касается представления эволюции (дрейфа) системы к состоянию отказа, что существенно для постепенных отказов

(кумулятивных повреждений), которые характерны для стареющих и изнашивающихся систем. Решение этой задачи можно получить в следующем виде Объединим в один узел графа состояния - Т,, тогда граф последовательности мероприятий на всем протяжении рабочей части жизненного цикла технологической системы примет вид, представленный на рис. 14. Каждый узел этого графа есть «альтернирующий» процесс (рис. 12), который в наиболее краткой форме задает «термодинамический» цикл «эксплуатация - восстановление». Эти два графа являются основой построения временной диаграммы последовательности «эксплуатация - восстановление». Процедура перехода от графа альтернирующего процесса к временной диаграмме является процедурой введения переменной времени в дополнение к фазовым переменным, в координатах которых представляют фазовый портрет динамической системы (термодинамический цикл). Предлагаемое решение задачи сводится к построению двух графов (рис. 12, 13). По этим графам строится временная диаграмма, которая и является основой выбора некоторой стратегии ТО и Р в зависимости от принятого критерия оптимальности. Суммарная эффективность термодинамиче-

" (""г" г 1

ских циклов может быть отражена в форме зависимости Кг=£ Г— ГтД^ ;

1»(Г-1) Ь<|-1) )

I*, (() - целевая функция производства продукции технологической системой (стоимостная функция); 1 - время функционирования (условно может быть выражено в единицах произведенной продукции или ее стоимости); Т,^) - функция затрат на ТО и Р; а,, Ь, - моменты времени смены соответствующих состояний (а, - момент восстановления работоспособности, Ь, - момент отказа)

а;

Ь,

-ерша

восстановления в единицах прсщаедеидай продукции

Рис. 17. Временная диаграмма цикла «потеря ресурса - восстановление ресурса»

Стратегия ТО и Р формулируется в виде графа, каждый узел которого представляет собой альтернирующий процесс. Прямой процесс есть производство продукции и утрата первоначального ресурса, а обратный процесс - восстановление (полное или частичное) ресурса работоспособности и затрата части того ресурса, который был накоплен в прямом процессе в форме амортизационных отчислений. В данной концепции узел графа, он же альтернирующий процесс - есть обобщенный термодинамический цикл, в котором прямой процесс производства работы (продукции) может быть остановлен в любой точке. Эта точка есть отправная точка для обратного процесса восстановления. Конечная точка обРОС. НАЦИОНАЛЬНА'-! 1

библиотека i

С. Петербург ' * 09 700 акт ^

ратного процесса может быть любой точкой на линии прямого процесса. Если восстановление первоначальной работоспособности неполное в ходе ТО и Р, тогда происходит частичное восстановление первоначального ресурса (рис 16).

Оптимальная стратегия выбирается путем сравнения сумм по всем узлам линейного графа (рис. 14). Наилучшей будет стратегия, которая дает наибольшую сумму. Каждый член суммы есть разница между произведенной продукцией (стоимость, цена) и затратами на ТО и Р. Временная диаграмма стратегии представлена на рис. 17. Каждый член диаграммы может быть включен в программу расчета оптимальной стратегии: (1) в средних величинах и (2) с учетом разброса параметров (для вычисления нижней и верхней границ).

В пятой главе представлены результаты практической реализации организационных и технологических мероприятий технического обслуживания машин и технологического оборудования.

Представлены результаты комплексной оценки показателей надежности технических средств, часть которых показана М.Ф.Кочевой в диссертационной работе, выполненной под руководством автора Для проведения комплексных оценок были проанализированы данные лабораторий государственного надзора за стандартами и измерительной техникой. Испытаниям на соответствие требованиям НТД было подвергнуто 5231 изделие 125 промышленных предприятий. Испытания на соответствие требованиям НТД проводились непосредственно на предприятиях, анализу была подвергнута только основная для данного предприятия продукция, принятая ОТК. Усредненное по всем изделиям значение Р(0 оказалось равным Р„(0= 0,498. Это показывает, что в среднем только у 49,8 % изделий все нормируемые показатели качества удовлетворяют нормативным требованиям. Из всех обследованных предприятий только у 43 % изготовленная и принятая ОТК продукция удовлетворена требованиям НТД. Это означает, что системы машин промышленных предприятий только в 43 % обеспечивают выполнение заданий по параметрам качества. Проверке были подвергнуты также отдельные технологические операции. На каждом предприятии выборочно было подвергнуто проверке 5...120 технологических операций (по режимам обработки, по нормам точности оборудования, по свойствам и маркам используемых материалов, заготовок и т.п.). Такому обследованию было подвергнуто 286 предприятий. Получено, что усредненная вероятность соблюдения технологических параметров равна с=х)=0,782. Это означает, что состояние технологической системы предприятий удовлетворяет регламентированным требованиям только в 78,2 % случаев.

Проведены исследования эффективности деятельности отраслевого автокомбината. Живучесть автокомбината оценивалась вероятностью того, что с учетом величин пополнения парка машин и их убытия автокомбинат будет обеспечивать выполнения объемов перевозок на существующем уровне и на повышенном уровне, обусловленном необходимостью выполнения запланированного объема услуг. По усредненным данным за три года средняя интенсивность убытия составила а = X = 0,14. Анализ результатов показал, что автокомбинат обеспечит выполнение перевозок на нынешнем уровне с вероятностями: на следующий год - р(()= 0,76; через два года - р(0= 0,66; через три - р(0= 0,57; через четыре - р(1)= 0,50; через пять -р(0= 0,43. Это значит, что уже через 2 года автокомбинат не сможет обеспечить нынешний объем перевозок без существенного пополнения новыми машинами. С учетом сохранения существующей интенсивности пополнения парка машин нынешний уровень объема перевозок будет обеспечен через два года с вероятностью р(0=0,94; через три - Р(()=0,91; через четыре - 0,86; через пять - р(0=0,82. Анализ деятельности диспетчерской службы автокомбината показал, что обслуживание заявок на индивидуальные перевозки осуществляется несистемно или в порядке поступления зая-

вок Для анализа были взяты заявки на перевозки за один из месяцев. Показано, что время ожидания обслуживания зависит от принятой очередности выполнения заданий Минимум времени ожидания обслуживания будет иметь место в том случае, когда очередность выполнения задания задается условием: от минимальной длительности обслуживания к максимальной. Для этого случая среднее время ожидания обслуживания заявок восьмью выделяемыми машинами составит

Ь = — [(30 + 15 + 120 + 80)-50 + (15 + 120 + 80)-60 + (120 + 80)-45 + 80-480]/8 = 30,7ч.

295

Если принять за очередность выполнения заданий от максимальной длительности обслуживания к минимальной, то

Ь = —[400 (50+30+15+120)+480 (50+30+15)+45-(50+30)+60 50]/8 =58,6ч.

295

Из сравнения стратегий видно, что при рациональной последовательности выполнения заявок среднее время ожидания обслуживания одним клиентом уменьшается в 1,9 раз Указанный подход целесообразно распространить на организации перевозок по предприятиям других отраслей.

Анализ показал, что в случае синхронной организации работ между предприятиями потребителя и исполнителя услуг объем завершенных работ может быть существенно увеличен, если организацию работ проводить с учетом расстояний между их местонахождением.

Проведенные исследования показали- одной из функций управления качеством продукции является функция государственного надзора за соблюдением стандартов. Отдельные предприятия могут рассматриваться как элементы аддитивной системы. На основе анализа собранной информации о качестве выпускаемой продукции, о количестве и значимости отдельных отклонений от требований стандартов получены оценки параметров снижения эффективности от несоблюдения стандартов. Достаточная представительность выборок позволяет распространять полученные оценки на отдельные отрасли;

- разработанный методический подход к оценке надежности аддитивных систем с переменным числом элементов апробирован на примере автокомбината На основе динамики изменения парка машин получены оценки вероятности выполнения заданий автокомбинатом на текущий момент и на период до 5 лет (с учетом роста объема перевозок). Проведены расчеты потребного парка машин различных типов;

- разработанные методы расчета надежности аддитивных систем применимы для тех случаев, когда эффективность отдельных элементов СМ характеризуется трудоемкостью отдельных технологических операций. Апробирование проводилось на примере участка Ужгородского машиностроительного завода, оснащенного станками с ЧПУ Разработанный комплекс мероприятий по повышению эффективности данного участка позволил увеличить объем производства электрокофеварок на том же оборудовании на 40 %

Представлены результаты исследований стратегий ТО и Р технических средств мобильного комплекса первичного жизнеобеспечения (МКЖ) пострадавшего населения в районах чрезвычайных ситуаций, часть которых показана Стельмашенко В Г в диссертационной работе, выполненной под руководством автора. Комплекс предназначен для автономного и оперативного решения задач по удовлетворению первоочередных жизненно важных потребностей пострадавшего населения в воде, продуктах питания, временном жилье, коммунально-бытовых услугах, предметах первой необходимости и первой меди-

цинской помощи в условиях последствий различных видов природных и техногенных чрезвычайных ситуаций.

Результаты показали следующее:

- для вновь разрабатываемых установок очистки воды по результатам испытаний опытных образцов были получены статистические данные об их показателях надежности. За стоимостные показатели были приняты условные единицы (по относительной стоимости соответствующих величин). С использованием полученных методов оптимизации стратегий ТО и Р для этого изделия были выбраны критерии оптимизации. По каждому критерию определены оптимальные стратегии ТО и Р и периодичность операций ТО и Р;

- одним из критериев оптимизации ТО и Р является коэффициент готовности Для объектов МКЖ важен не оперативный коэффициент готовности, определяемый только конструкцией объекта, а полный, учитывающий время восстановления в реальных условиях (время доставки запасных частей, квалификация рабочих, техническая оснащенность и т.п.). Показано, что для того, чтобы обеспечить полный Кт > 0,95 необходимо, чтобы отношение среднего оперативного времени восстановления (Тво) к средней наработке (Т0 )

было Ije- s о,05, т.е. Тто 5 0,05То (при условии, что Твп = Т80). Экспериментально опре-То

т - т

делено, что для большинства объектов МКЖ Л = —-—- колеблется в пределах 10+70;

Тво

- проведена оценка применимости стиральной машины «Текстима» для использования ее в МКЖ с использованием систем ППР предприятий бытового обслуживания. Были собраны и отработаны данные о показателях надежности 64 машин «Текстима». Получено, что за 300 ч. эксплуатации будет происходить « 6 отказов. По системе ППР текущий ремонт проводится через 1960 ч, а ТО - через 140. Поэтому, если использовать машину «Текстима» в МКЖ, то необходимо заменить систему ППР на стратегию ТО и Р по состоянию.

Представлены результаты диссертационного исследования Голикова A.M., выполненного под руководством автора, в которых на основе общей теории систем разработана и предложена методика комплексной оценки многофакторного влияния на работоспособность машин и оборудования, их эксплуатационную готовность; разработан алгоритм прогнозирования ТО и Р машин и оборудования на предприятиях коммунального хозяйства и бытового обслуживания; разработаны методические основы рациональной системы технической эксплуатации машин и оборудования, алгоритмы выбора технологических методов восстановления деталей и узлов машин и оборудования.

Выводы; i

1. Разработанные методы расчета обеспечивают оптимизацию аддитивных систем машин по параметрам эффективности с учетом отказов отдельных машин, дисциплины поступления заявок, погрешностей диагностирования.

2. Разработаны методы расчета и оптимизации аддитивных систем машин с учетом изменения структуры системы (за счет вывода старых и поступления новых машин). Установлено, что при числе машин менее 10 использование нормального распределения отказов приводит к значительным погрешностям расчета показателей надежности; для расчета показателей надежности в этом случае предложено использовать метод размерных цепей; выведены необходимые для этого аналитические выражения.

3. Разработанные и апробированные на примере МКЖ методические основы расчета и оптимизации стратегий ТО и Р применимы для технологических систем, элементы которых выполняют разнородные функции.

4. Показано, что разработанные алгоритмы оптимизации стратегий ТО и Р в случаях полной и неполной информационной обеспеченности, на бесконечном и конечном интервалах времени, работоспособны на уровне устройств и изделия в целом.

5. Обосновано, что задачи оптимизации стратегий ТО и Р поддаются алгоритмизации в случае достоверного установления распределения отказов, например, в случае монотонно возрастающей функции интенсивности потока отказов, характерной для распределения Вейбулла.

Разработанные методики для оценки нижней границы риска нарушения работоспособности по результатам диагностирования применимы для машин и технологического оборудования коммунально-бытового назначения.

6. Разработаны статистические модели накопления кумулятивных повреждений в форме кинетических схем роста одномерных, двумерных и трехмерных ассоциированных дефектов. Показано согласие полученных распределений накопления кумулятивных повреждений в сравнении с эмпирическим распределением Вейбулла. На определенных временных интервалах распределения накопления кумулятивных повреждений, генери-р>емых кинетическими схемами ассоциации потенциальных дефектов аппроксимированы экспоненциальным распределением, распределениями Рэлея и Вейбулла.

7. С позиций теории графов и технической термодинамики разработан инженерный подход к квазитермодинамической интерпретации цикла «эксплуатация - восстановление» технологического оборудования, позволяющий отказаться от ряда допущений, традиционно принимаемых при расчете последовательности мероприятий ТО и Р.

8. Показано, что временные диаграммы и полученные расчетные формулы могут быть рекомендованы для выбора оптимальной (в соответствии с заданным критерием) стратегии ТО и Р, учитывающие неполную восстанавливаемость обслуживаемой системы, снижение количества произведенной продукции, снижение работоспособности в процессе эксплуатации.

9. Разработанные теоретические положения подтверждены экспериментальными исследованиями, результаты которых внедрены:

- на Ужгородском машиностроительном заводе, специализирующемся на изготовлении деталей для бытовых электрокофеварок, увеличен выпуск изделий на 40%, снижен брак до 0,01% за счет обеспечения равной производительности, введения допусков на настройку оборудования, введения автоматизированной системы снабжения инструментом, создания типовых программ для каждой операции;

- на автокомбинате №1 Мосгорисполкома оптимальное расписание выполнения заявок позволило в 1.9 раза сократить среднее время ожидания обслуживания;

- разработаны и внедрены программы и методики государственных испытаний мобильного комплекса первичного жизнеобеспечения МЧС России Определены оптимальные стратегии технического обслуживания и ремонта и периодичности их операций для машин и агрегатов коммунально-бытового модуля;

- получен экономический эффект от внедрения положений рациональной системы технической эксплуатации машин и оборудования на ОАО «Мособлбытсоюз».

Результаты работы используются в учебном процессе ГОУ ВПО «МГУС» и родственных вузов.

Основные положения диссертации представлены в следующих публикациях

1 .Посеренин С П. Влияние систем охлаждения и мощности на эксплуатационные показатели двухцилиндровых компрессоров бытовых холодильников В сб научн трудов ЦБНТИ Минбыта РСФСР, -М ,1982, Серия IV, вып 4, -7с

2 Посеренин С.П Исследование теплоэнергетических характеристик двухцилиндровых герметичных хладоновых компрессоров Веб научн. трудов МТИ -М ; 1982, №48, -6с.

3.Болгов И В., Посеренин С.П Исследование износостойкости герметичных компрессоров бытовых холодильников методом ускоренных испытаний В сб научн трудов «Вопросы совершенствования ремонта бытовых машин и приборов». -М., ЦНИИБыт РСФСР, 1984, -8с

4.Анализ работы и рекомендации по повышению основных показателей качества герметичных хладоновых компрессоров для бытовых холодильников /Набережных А И., Посеренин С П , Голубев ОЛ., Максимов А В. -М., МТИ, 1985, -70 с.

5.Посеренин С П Влияние условий и режимов работы двухцилиндровых компрессоров на уровень шума и вибрации. В сб. научн трудов «Пути совершенствования эксплуатации и ремонта бытовой техники и технологического оборудования» -М , МТИ, 1986, №61,5с

6.Посеренин С П Технико-экономические показатели эффективности и качества герметичных компрессоров бытовых холодильников- В сб научн трудов «Вопросы интенсификации технологических процессов и совершенствование машин и оборудования бытового назначения» -М , МТИ, 1987,-7с.

7.Посеренин С П. Исследование влияния процессов шумообразования в герметичном компрессоре на его виброакустические характеристики- В сб научн трудов «Вопросы повышения технического уровня предприятий по ремонту бытовой техники и радиоэлектронной аппаратуры». -М., ЦНИИБыт, 1986, -5с.

8 Ставровский М.Е , Стельмашенко В Г, Посеренин С П Выбор оптимальных стратегий технического обслуживания и ремонта одного элемента по критерию затрат на единицу наработки //Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях -М , ВИНИТИ, 1999, вып.6, -6с

9 Ставровский М Е, Посеренин С П, Кочева М Ф, Финашин Н Г Цели и особенности расчетов эффективности технических систем обслуживания населения по критериям качества- В сб научн трудов «Прогрессивные технологии и научные исследования в сфере сервиса» -М.; МГУС, 1999,-5с.

10 Бардин В А., Ставровский М.Е , Посеренин С П Ускоренные методы испытания изделий на надежность- В сб научн трудов «Прогрессивные технологии и научные исследования в сфере сервиса», -М.; МГУС, 1999, -2с.

11. Посеренин С.П, Ставровский М Е., Кочева М.Ф. Прогнозирование надежности однородных систем машин с переменной структурой //Сборка в машиностроении, приборостроении -М , Машиностроение, №6,2000, -Зс.

12. Кочева М.Ф., Посеренин С П., Ставровский М Е Тенденции развития систем диагностирования и их стандартизация. Новые технологии (образование и наука) В сб научн трудов -М , МГУДТ, 2000, -4с.

13 Посеренин С П, Кубарев А.И, Пелевин Ф.В Вопросы оптимизации стратегий технического обслуживания и ремонта технологических систем сервиса //Теоретические и прикладные проблемы сервиса -М.; № 1(1), 2001, с 41-44.

14 Посеренин С.П , Ставровский М Е , Кочева М Ф Оценка сходимости функции распределения параметров эффективности аддитивных систем к нормальному закону. //Сборка в машиностроении, приборостроении. -М., Машиностроение, №1, 2001, -5с

15.Ставровский М.Е., Посеренин СП. Методы и модели исследования технологических систем сферы сервиса В монографии «Сфера сервиса особенности развития, направления и методы исследования». -С-Пб.; С-ПбГИСЭ, 2001, -22с.

16. Ставровский М.Е, Посеренин СП, Кубарев А И Технологии оптимизации эффективности технологических систем В монографии «Сфера сервиса особенности развития, направления и методы исследования» -С-Пб., С-ПбГИСЭ, 2002, -24с.

17. Посеренин С.П, Голиков А М, Стельмашенко В Г Модели оптимизации стратегии технического обслуживания и ремонта (ТОиР) техники в случае полной информационной обеспеченности //Теоретические и прикладныг проблемы сервиса -М, № 1(2), 2002, с 13-18

18 Ставровский М Е , Посеренин С П, Кочева М Ф Расчет живучести аддитивной системы с переменным числом элементов в фиксированный момент времени //Сборка в машиностроении, приборостроении -М , Машиностроение, № 2,2002, -8с

19. Посеренин С П , Ставровский М Е. Оценка работоспособного состояния систем машин //Теоретические и прикладные проблемы сервиса -М , №3(4), 2002, с 30-39

20 Посеренин С П, Ставровский М Е , Кочева М Ф Повышение эффективности системы машин и оборудования сервиса В монографии «Инновационные стратегии развития сферы сервиса» -С-Пб; С-ПбГИСЭ, 2003,-18с

21 Ставровский М Е , Посеренин С П , Бильмаер В В К вопросу о конкурентоспособности продукции //Теоретические и прикладные проблемы сервиса -М ; №2(7), 2003, с. 62-64.

22 Посеренин СП идр Герметичный двухцилиндровый компрессор АС 585310.

23 Посеренин С П и др Компрессионный холодильник А С 56608

24 Посеренин СП идр Компрессионный холодильник АС 603811

25. Посеренин С П. и др Холодильный компрессор АС 612065

26 Поселении СП идр Герметичный холодильный компрессор АС №612066

27 Посеренин СП идр Герметичный ишогоцилиндровый компрессор АС 640041.

28 Инженерное обеспечение ремонта технологических машин и оборудования предприятий сервиса /Болтов И В , Голиков А М, Кубарев А И , Петросов С П , Посеренин С П., Ставровский М Е -М , «Наука», 2000. -222 с

29 Диагностика и сервис бытовых машин и приборов /Петросов С П, Алехин С.Н., Коже-мяченко А В , Посеренин С П, Левкин В В. -М.; Издательский центр «Академия», 2003, -320 с

30 Ставровский М Е, Кочева М Ф, Посеренин С.П Критерии работоспособного состояния систем машин коммунально-бьггового назначения В сб научн трудов «Современные технологии сервиса» -М ; МГУС , 2000, -4с.

31 Лукашев Е А , Посеренин С П, Ставровский Е А Применение термодинамических методов и аналогий при проектировании сложных технических систем Труды X Международной научно-практической конференции «Наука-сервису» -М.; МГУС, 2005, -11с

32 Лукашев Е А , Посеренин С П, Олейник А В Некоторые проблемы формулировки задач теории надежности методом графов при проектировании систем сервиса Труды X Международн. научн конференции «Наука-сервису». -М.; МГУС, 2005, -11 с

33 Лукашев Е А, Посеренин С П, Алехин В Е. Некоторые проблемы обеспечения экологической надежности источников водоснабжения коммунального хозяйства Труды X Международа научн конференции «Наука-сервису». -М , МГУС, 2005, -9с

34 Лукашев Е А , Посеренин С.П , Олейник А В К построению кинетических схем, генерирующих статистические распределения //Теоретические и прикладные проблемы сервиса -М; №3(16), 2005,-11с

посеренин сергей петрович

теоретические основы стратегий технического обслуживания маши н и технологического оборудования

автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Сдано в производство 03 10 2005 Тираж 100 эка

Объем 2,5 п.л Формат 60x84/16 Изд № 265 Заказ 265

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет сервиса» 14122!, Московская обл, Пушкинский р-он, пос Черкизово, ул Главная, 99

© ГОУВПО «МГУС», 2005

»18383

РНБ Русский фонд

2006^4 15069

V

ВВЕДЕНИЕ

• ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

Работа посвящена разработке теоретических основ построения и выбора стратегий технического обслуживания технологического оборудования на примере ряда больших систем, а также разработке концепции использования различных методов теоретического анализа: теории надежности, теории графов и методов термодинамики для обоснования принципов моделирования больших систем в применении к технологическому обеспечению сервиса.

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Рост сложности систем, включая производственные, технологические, транспортные, экономические и др., поставил перед теорией надежности ряд новых задач, требующих решения. Усложнение систем приводит к приобретению ими качественно новых свойств, что резко затрудняет прогноз их эволюции.

Актуальность совершенствования методов управления техническими системами, в частности управления их техническим обслуживанием с целью реализации эффективности и длительности эксплуатации остается важнейшей проблемой и находится в сфере постоянного внимания практически всех федеральных органов исполнительной власти. Многочисленные постановления и решения Правительства, мобилизующие усилия исполнителей всех уровней в этом направлении и ежегодные Послания Президента России, подтверждают актуальность и срочность развития этого направления практически для всех отраслей экономики:

Повышение эффективности систем требует привлечения методов оптимизации, при построении которых в качестве теоретической основы используют методы теории надежности, массового обслуживания, исследования операций, линейного и нелинейного программирования, кибернетики. Одна из причин аварийности технических систем - их физическое старение, определяется многими факторами, в том числе, низким качеством технического обслуживания и ремонта (ТО и Р) техники. Разработка рациональных стратегий ТО и Р машин и технологического оборудования представляет собой один из наиболее перспективных путей решения проблемы. В связи с её сложностью решение должно включать постановку задач с точки зрения инженерных приложений теории надежности, обобщение накопленного опыта и разработку теоретических основ рассматриваемых стратегий.

Планирование мероприятий, требующихся для обеспечения или поддержания работоспособности технической системы, базируется на статистике отказов. Развитие теории надежности обеспечивалось разработкой новых подходов, позволяющих использовать теорию марковских и полумарковских процессов, а также разработкой методов решений систем дифференциальных и интегро-дифференциальных уравнений большой размерности. С развитием вычислительных средств возможности решения таких систем уравнений значительно выросли. Однако усложнились и сами задачи теории надежности. Это связано, прежде всего, с увеличением числа элементов сложных систем, с необходимостью обеспечения надежности систем, отличающихся многофункциональностью своих элементов.

Эти задачи имеют общие черты, а также свои особенности. Некоторые задачи могут быть решены полностью или частично традиционными методами, для других требуется разработка теоретических и концептуальных основ построения методов решения. Диссертация посвящена разработке теоретических основ построения и выбора стратегий технического обслуживания машин и оборудования на примере ряда больших систем, а также разработке концепции использования различных методов теоретического анализа: теории надежности, теории графов и методов термодинамики для обоснования принципов моделирования больших систем в применении к технологическому обеспечению сервиса.

Цель работы - Создание научно-методического обеспечения экономики управления предприятиями коммунального хозяйства и бытового обслуживания совершенствованием стратегий ТО и Р технических средств систем машин и оборудования (парки транспортных машин, технологических линий и подобных технологических систем, элементы которых выполняют различные функции; систем сервиса в условиях изменения их структуры).

Создание необходимого научно-методического обеспечения экономики управления требует решения наиболее важных вопросов, затрагивающих как эксплуатацию систем технологических машин в целом, так и по ее отдельным сферам и направлениям.

Поставленная цель достигалась в следующих направлениях:

1. Разработка методов идентификации систем технологических машин и их технических характеристик, применимых для оценки их эффективности, аппроксимацией эмпирических распределений компонированными (смешанными) функциями с учетом отказов.

2. Разработка методов исследования и оптимизации стратегий ТО и Р сложных технических систем с учетом неопределенности исходных данных, условий применения систем, элементы которых выполняют разнородные функции и альтернатив перераспределения ресурсов при их реализации .

3. Разработка методов оценки стратегий построением прогностических математических моделей в форме кинетических схем накопления повреждений.

4. Разработка концепции моделирования систем машин на основе термодинамического обобщения функционирования системы ТО и Р машин и оборудования для оптимизации стратегий ТО и Р и повышения эффективности организационной структуры подразделений технического сервиса.

5. Экспериментальное подтверждение теоретических положений.

Научная новизна заключается в разработке методологии и в зависимостях, полученных в результате решения сопряженных задач для аддитивных технических объектов, в условиях неопределенности их структуры и состава, обеспечивающих разработку комплексного, научно обоснованного подхода к построеЕшю и реализации стратегий технического обслуживания и ремонта систем машин и технологического оборудования коммунального и бытового назначения.

В качестве научных результатов получены: методы расчета эффективности аддитивных систем машин и оборудования при различных условиях неопределенности; методы решения многокритериальных задач оптимизации стратегий технического обслуживания и ремонта; метод построения кинетических схем и теоретических распределений накопления повреждений технических объектов, являющихся причиЕЮЙ отказов; методика синтеза организационной структуры управляемой и управляющей системы технического обслуживания и ремонта; метод построения квазитермодинамических циклов и временных диаграмм, обеспечивающих моделирование технологических систем и обоснование выбора стратегии их технического обслуживания и ремонта в процессе эксплуатации.

Основные положения, выводы и рекомендации, выносимые на защиту.

1. Обоснование методов и допущений: объединения элементов в систему для оценки надежности и эффективности систем машин; распределения отказов при реализации механизма куммулятивных повреждений, построенных в форме кинетических схем; критериев оптимизации стратегий ТО и Р (по показателям надежности и экономической эффективности); эмпирических распределений отказов ari-проксимированых компонированными функциями распределения.

2. Стратегии и алгоритмы оптимизации стратегий ТО и Р, определяемые распределениями отказов при полной и неполной информационной обеспеченности.

3. Метод графов и термодинамическое обобщение стратегий ТО и Р в форме квазитермодинамического цикла «эксплуатация - восстановление», построение временных диаграмм для оптимизации последовательности мероприятий ТО и Р; обеспечивающие моделирование технологических систем.

Практическая значимость и реализация результатов работы заключается: в определении условий применения предельной теоремы теории вероятностей и разработке аналитических зависимостей для исследования эффективности аддитивных систем машин; в разработке инженерных методов расчета для систем с непостоянным числом элементов; в разработке методов оценки уровня централизации и эффективности организационной структуры системы ТО и Р коммунально-бытового модуля мобильного комплекса жизнеобеспечения МЧС России; методик расчета коэффициентов технического использования и экономических показателей в зависимости от от вида и периодичности операций ТО и Р; аналитических выражений для определения эффективности и оптимизации стратегий ТО и Р; методик государственных испытаний МКЖ; в разработке методологии и обосновании выбора распределения отказов на основе квазикинетического метода накопления повреждений; в разработке квазитермодинамического подхода к организации систем технического сервиса и обоснованию выбора и оптимальности стратегий ТО и Р технологической системы.

Результаты исследований внедрены на коммунально-бытовых предприятиях и предприятиях машиностроения, выпускающих технику коммунально-бытового назначения, в т.ч. Мажейкяйском заводе компрессоров, Минском и Московском заводах холодильников, заводе «Прогресс» ПО Мособлбыттехника, Ужгородском машиностроительном заводе. Разработаны и внедрены программы и методики государственных испытаний для машин и агрегатов коммунально- бытового модуля мобильного комплекса жизнеобеспечения МЧС России.

- Результаты работы используются в учебном процессе ГОУ ВПО «МГУС» и родственных вузов.

337

1. Агапов А.С. Опыт применения некоторых методов статистической оценки надежности промышленных изделий. - Л.: Машиностроение, 1977. -102 с

2. Агарков А.П., Посеренин С.П., Константинов И.М. Методы моделирования процессов технического обслуживания и ремонта технических систем сервиса. Материалы VII Международной научно технической конференции «Наука-индустрия сервиса». -М.: МГУС, 2002, -99 с

3. Агарков А.П., Посеренин С.П., Голиков A.M. О качестве изделий, техники и технологических систем на предприятиях коммунально-бытовой сферы. Сб. научных трудов IV Международной конференции «Индустрия сервиса в XXI веке». -М.: МГУС, 2003,-250 с

4. Аронов И.З., Бурдасов Е.И. Оценка надежности по результатам сокращенных испытаний. М.: Изд. стандартов, 1987. -182 с.

5. Бардин В.А., Ставровский М.Е., Посеренин С.П. Ускоренные методы испытания изделий на надежность. В сб. научн. трудов «Прогрессивные технологии и научные исследования в сфере сервиса», -М.:МГУС, 1999, -132 с

6. Барзилович Е.Ю., Каштанов В.А. Организация обслуживания сложной системы при ограниченной информации о надежности. -М.: Машиностроение, 1975. -152 с

7. Барзилович Е.Ю., Каштанов В.А. Некоторые математические вопросы теории обслуживания сложных систем. М.: Советское радио, 1967. - 300 с.

8. Барзилович Е.Ю. и др. Выбор запасного комплекта для обеспечения оптимальной стратегии технического обслуживания. М.: Машиностроение, 1975. -242 с.

9. Барзилович Е.Ю. и др. Вопросы математической теории надежности. М.: Радио и связь, 1983. - 376 с.

10. Барлоу Р.Э., Прошан Ф. Статистическая теория надежности и испытаний на безотказность. М.: Наука, 1984. 327 с.

11. Барлоу Р., Хантер Л. Оптимальный порядок проведения профилактических работ. В сб. переводов «Оптимальные задачи надежности» / Под ред. И.А. Ушакова. -М.: Изд. Стандартов, 1968. -28 с.

12. Барлоу Р., Хантер Л., Прошан Ф. Оптимальная избыточность при двух типах отказов элементов. В сб. переводов «Оптимальные задачи надежности» /Под ред. И.А. Ушакова. -М.: Изд. Стандартов, 1968. -32 с.

13. Барлоу Р., Хантер Л., Прошан Ф. Оптимальные планы проверки// Оптимальные задачи надежности/ Под ред. И.А. Ушакова, -М.: 1968. 271 - 283 с.

14. Бароне П.П., Звиедрис А.В., Салениеке Н.К. Надежность и качество механических систем. Рига, Авотс, 1983. - 124 с.

15. Бланк Л.И. и др. Повышение эффективности использования парка строительных машин. -М.: Стройиздат, 1980. -87 с.

16. Бельман Р. Динамическое программирование. -М.: Иностранная литература, I960.-163с.

17. Беляев Ю.К. Линейчатые марковские процессы и их приложение к задачам теории надежности. Труды VI Всесоюзного совещания по теории вероятностей и математической статистике. -Вильнюс:, 1962. -264 с

18. Блэк Г., Прошан Ф. Оптимальное резервирование. В сб. переводов «Оптимальные задачи надежности» / Под ред. И.А.Ушакова. -М.: Изд. Стандартов, 1968. -21 с.

19. Богданофф Дж., Козин Ф. Вероятностные модели накопления повреждений. -М.: Мир, 1989.-344 с.

20. Болгов И.В. Посеренин С.П. Исследование износостойкости герметичных компрессоров бытовых холодильников методом ускоренных испытаний. Сб. научн. трудов «Вопросы совершенствования ремонта бытовых машин и приборов». -М.: ЦНИИ-Быт, 1984,- 8 с.

21. Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, издание третье, Т.23, 1976. 640 с.

22. Болотин В.В. Применение методов теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений. М.: Наука, 1971. -159 с

23. Болышев Л.Н., Смирнов И.В. Таблицы математической статистики. М.: Наука, 1983. -267 с

24. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978. -152 с.

25. Бусленко В.Н. Автоматизация имитационного моделирования сложных систем. -М.: Наука, 1977.-211 с

26. Васильев С.С. Возникновение энтропии и производство работы при частично-обратимых процессах в хемодинамических структурных ансамблях// Физическая химия, 1982.-Т. 56, №9.-2155 -2159 с.

27. Вейбулл В. Усталостные испытания и анализ их результатов. -М.: Машиностроение, 1964.-276 с.

28. Венгерский Е. Вероятные методы в проектировании транспорта. М.: Транспорт, 1979.-412 с.

29. Веников В.А. Теория подобия и моделирования. М.: Наука, 1976. - 241 с.

30. Вильсон А. Дж. Энтропийные методы моделирования сложных систем. М.: Наука, 1978.-248 с.

31. Вентцель Е. С., Овчаров JI.A. Прикладные задачи теории вероятностей. М.: Наука, 1983.-351 с

32. Вильсон А.Дж. Энтропийные методы моделирования сложных систем.-М.:Наука, 1978. -248 с.

33. Волков Д.П., Николаев С.Н. Надежность строительных машин и оборудования. М.: Высшая школа, 1979. - 458 с.

34. Волчкевич Л.И. Надежность автоматических линий. М.: Машиностроение, 1969. -309 с.

35. Волчкевич Л.И., Кузнецов М.М., Усов В.А. Автоматы и автоматические линии. -М.: Высшая школа, 1977. -230 с.

36. Вопросы технологической надежности /Под ред. Дунин-Барковского. М.: Изд. стандартов, Вып. 11, 1974. - 246 с.

37. Воскобоев В.Ф. Об оптимальном управлении состоянием технической системы при наличии ограничений. — М.: Машиностроение, 1975. 197 с.

38. Гальперин А.С., Сушкевич М.Ю. Определение оптимальной долговечности машин. -М.: Колос, 1970, 187 с.

39. Гальперин А.С., Шипков И.С. Прогнозирование числа ремонтов машин. М.: Машиностроение, 1973, - 218 с.

40. Гасс С.А. Линейное программирование. М.: Наука, 1961. - 248 с.

41. Герцбах И.С. Модели профилактики. М.: Советское радио, 1969. - 298 с.

42. Гейл Д. Теория линейных экономических моделей. — М.: Иностранная литература, 1963.-216 с.

43. Гиббс Дж.В. Термодинамика. Статистическая механика. -М.: Наука, 1982.-584с.

44. Гихман И.И., Скороход А.В. Теория случайных процессов. -М.: Наука, 1973. -Т. 2.-639 с.

45. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. М.: Наука, 1965. - 524 с.

46. Гнеденко Б.В., Коваленко И.Н. Введение в теорию массового обслуживания. -М.: Наука, 1966. -237 с

47. Голиков А. М. Исследование и разработка систем технического обслуживания и ремонта машин химической чистки и прачечного оборудования. Дис. канд. техн. наук. М.: 2002, - 156 с.

48. Гордон Р. Оптимальное резервирование с целью достижения максимальной надежности. В сб. переводов «Оптимальные задачи надежности» / Под ред. И.А. Ушакова. -М.: Изд. Стандартов, 1968. -18 с.

49. Горский JI.K. Статистичексие алгоритмы исследования надежности. -М.: Наука, 1970. -231 с

50. Горюнов Ю.В., Перцов Н.В., Сумм Б.Д. Эффект Ребиндера. -М.: Наука, 1966, -128с.

51. Грабовецкий В.П., Глазунов Л.П., Щербаков О.В. Основы теории надежности автоматических систем управления. Л.: Энергоатомиздат, 1984. - 208 с.

52. Губинский А.И., Кобзев В.В. О терминологии по надежности систем «Человек-техника». Надежность и контроль качества. М.: - № 12, 1975. -18 с

53. Гуров С.В. Методы и модели анализа надежности сложных технических систем с переменной структурой и произвольными законами распределений случайных параметров, отказов и восстановлений. Автореферат докт. техн. наук.- С-Пб.: 1997. 324 с.

54. Гуров С.В., Хабаров С.П. Влияние дисциплины восстановления на показатели надежности технических систем при произвольных законах распределения// Повышение качества и надежности промышленных изделий. Л.: ЛДНТП, 1985. -17 с

55. Гуров С.В., Хабаров С.П. Оценка надежности восстанавливаемых систем последовательно-параллельной структуры с произвольными законами распределения.

56. Известия ВУЗов.-Л.: Приборостроение, 1988.-Т. 31. № 12,-12 с.

57. Данцич Ф. Линейное программирование, его применение и обобщение. М.: Прогресс, 1966. - 105 с.

58. Де Гроот М. Оптимальные статистические решения. М.: Иностранная литература, 1974. -258 с.

59. Дедков В.К., Северцев Н.А. Основные вопросы эксплуатации сложных систем. М.: Высшая школа, 1976. - 406 с.

60. Демьянчук B.C. Надежность систем управления воздушным движением. -Киев: Вища школа, 1979. 150 с.

61. Дзиркал Э.В. Выбор и оценка показателей надежности сложных изделий. М.: Знание, 1974. - 38 с.

62. Дружинин Г.В. Методы оценки и прогнозирования качества. М.: Радио и связь, 1982. - 160 с.

63. Зангвил У.И. Нелинейное программирование. М.: Советское радио, 1969. - 212 с.

64. Збырко М.Д., Кузнецов В.Н., Турбин А.Ф. О полумарковской модели для анализа надежности систем с восстанавливаемой защитой. Автоматика и телемеханика, 1980, №6. -11 с.

65. Ивченко Г.И., Каштанов В.А., Коваленко И.Н. Теория массового обслуживания. -М.: Высшая школа, 1982. -285 с

66. Ильичев А.В. и др. Эффективности проектирования сложных систем. М.: Машиностроение, 1980. -228 с.

67. Инженерное обеспечение ремонта технологических машин и оборудования предприятий сервиса / Болгов И.В., Голиков A.M., Дзегиленок В.Н., Кубарев А.И., Петросов С.П., С.П. Посеренин, М.Е. Ставровский, и др./ М.: Наука, 2000. 222 с.

68. Капур К., Ламберсон Л. Надежность и проектирование систем. М.: Знание, 1980. -542 с.

69. Карманов В.Г. Математическое программирование. М.: Мир, 1986. -158 с.

70. Карташов Э.М., Цой Б., Шевелев В.В. Структурно-статистическая кинетика разрушения полимеров. -М.: Химия, 2002. 736 с.

71. Кеденцер Б.П. Прогнозирование надежности систем с временной избыточностью. -Киев: Колос, 1978. -162 с.

72. Коваленко И.Н. Исследование по анализу надежности сложных систем. Киев: Колос, 1975.-198 с

73. Коваленко И.Н. Анализ редких событий при оценке эффективности и надежности систем. М.: Изд. Стандартов, 1980. -44 с.

74. Коваленко И.Н., Кузнецов Н.Ю. Построение вложенного процесса восстановления для существенно многомерных процессов теории массового обслуживания и его применение к получению предельных теорем. Препринт 80.12. -Киев: Ин-т кибернетики АН УССР, 1980.-61 с.

75. Коваленко И.Н. Кузнецов Н.Ю. Методы расчета высоко надежных систем. -М.: Радио и связь, 1988.-108 с

76. Коваленко И.Н. Аналитико-статистический метод расчета характеристик высоко ответственных систем// Кибернетика, 1976. № 6. -19 с

77. Кокс Д., Смит В. Теория восстановления. М.: Советское радио, 1967. - 300 с.

78. Королюк B.C., Турбин А.Ф. Полумарковские процессы и их приложения. -Киев: Наук, думка, 1976. 182 с.

79. Королюк B.C., Лебединцева Е.П. Предельная теорема для времени пребывания полумарковского процесса в подмножестве состояний// Укр. мат. журн., 1978. Т. 30, № 5. -4 с.

80. Корбут А.О., Филькенштейн Ю.П. Дискретное программирование. М.: Наука, 1969. -212с

81. Корсаков B.C. Основы технологии машиностроения. М.: Высшая школа, 1974.224 с.

82. Кочева М.Ф. Исследование и разработка методов повышения эффективности функционирования машин коммунально-бытового назначения с аддитивными показателями. Дис. канд. техн. наук. М.: 2000, - 158 с.

83. Кочева М.Ф., Ставровский М.Е., Посеренин С.П. Тенденции развития систем диагностирования и их стандартизация. Новые технологии (образование и наука). Сб. научн. трудов. -М.: МГУДТ, 2000, 4 с.

84. Крагельский И.В. Трение и износ. -М.: Машиностроение, 1968, -480 с.

85. Креденцер Б.П. Оценка надежности систем с аппаратурной и временной избыточностями и мгновенным обнаружением отказов// Известия АН СССР. Техническая кибернетика, № 4, 1974. -12 с.

86. Кричевский И.Р. Понятия и основы термодинамики. -М.: Химия, 1970.-440 с

87. Крон Г. Тензорный анализ сетей. -М.: Советское радио, 1978. 720 с.

88. Крон Г. Исследование сложных систем по частям. Диакоптика. -М.: Наука, 1972.-542 с.

89. Кубарев А.И. Надежность в машиностроении. -М.: Изд. стандартов, 1977.-264 с.

90. Кубарев А.И. Теоретические основы и практические методы оценки надежности технологических систем. М.: Знание, 1979. - 89 с.

91. Кубарев А.И., Панфилов Е.И., Хохлов Б.И. Надежность машин и оборудования и приборов бытового назначения. М.: Легпромбытиздат, 1987. - 258 с.

92. Кубарев А.И. Надежность в машиностроении. М.: Изд. Стандартов, 1977. - 325с.

93. Кузнецов В.Н. О полумарковксой модели для нагруженного дублирования// Кибернетика, 1980, № 4. -8 с.

94. Кузнецов Е.С. Управление технической эксплуатацией автомобилей. М.: Транспорт, 1982. - 266 с.

95. Кузнецов В.Н., Турбин А.Ф., Цатурян Г.Ж. Полумарковские модели восстанавливаемых систем. Препринт 81.11. Киев: Ин-т математики АН УССР, 1981. - 44 с.

96. Кэндел Ж., Стюарт А. Многомерный статистический анализ и временные ряды. М.: Мир, 1976. -287 с.

97. Леонтьев И.А., Журавлев И.Г. Основы надежности систем добычи газа. М.: Недра, 1975. -205 с.

98. Лейфер Л.Н. Методы объединения неоднородной информации и их применение в задачах оценивания показателей надежности машин по результатам их испытаний. -М.: Машиностроение, 1982. -202 с.

99. Лейфер Л.Н. Оценка показателей надежности технических систем на основе поэлементного анализа и обработки неоднородных данных. -М.: Машиностроение, 1983. -84 с

100. Лившиц А.Л., Мальц О.А. Статистическое моделирование систем массового обслуживания.-М.: Наука, 1978. -218 с.

101. Лукашев Е.А., Ставровский М.Е. К построению математических моделей технической диагностики узлов трения// Теоретические и прикладные проблемы сервиса,2004.-№ 1 (10),-10 с.

102. Лукашев Е.А., Посеренин С.П., Олейник А.В. К построению кинетических схем, генерирующих статистические распределения// Теоретические и прикладные проблемы сервиса, -М.: № 3 (16) 2005. -11 с.

103. Лукашев Е.А. Топохимическая кинетика адгезионного взаимодействия двух ■ твердых тел в процессе трения скольжения// Теоретические и прикладные проблемы сервиса, 2003, № 2, -10 с.

104. Лукашев Е.А., Лукашева Г.Н., Соколов И.П. Термодинамические уравнения и характеристические функции. -М.: МГУС, 2000. 69 с.

105. Лукашев Е.А., Посеренин С.П., Ставровский Е.А. Применение термодинамических методов и аналогий при проектировании сложных технических систем. Труды X Международной научно-практической конференции «Наука-сервису». -М.: МГУС,2005,-11с.

106. Лукашев Е.А., Посеренин С.П., Олейник А.В. Некоторые проблемы формирования задач надежности методом графов. Труды X Международной научно-практической конференции «Наука-сервису». -М.: МГУС, 2005, -11 с

107. Математическая энциклопедия.-М.: Советская энциклопедия, 1977. Т.1.- 614 с.

108. Майника Э. Алгоритмы оптимизации на сетях и графах. М.: Мир, 1981. -118 с.

109. Месарович М., Текахара Я. Общая теория систем: математические основы. -М.: Мир, 1978.- 311 с.

110. Месарович М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархических многоуровненых систем. М.: Мир, 1973, - 344 с.

111. Методические рекомендации MP 226-87. Надежность в технике. Методы определения оптимальной периодичности и объемов технического обслуживания и плановых ремонтов/ А.И. Кубарев и др. -М.: Госстандарт, ВНИИНМАШ, 1987. -64 с

112. Методические указания СЭВ по стандартизации. Надежность в технике. Определение оптимальной периодичности технического обслуживания объектов. Общие условия и методы расчета МС 139-87.-М.: ВНИИНМАШ, 1987,. 87 с.

113. Набережных А.И., Посеренин С.П., Голубев О.П., Максимов А.В. Анализ работы и рекомендации по повышению основных показателей качества герметичных хладоновых компрессоров для бытовых холодильников (Учебное пособие).-М.-.МТИ, 1985, -70с

114. Надежность и эффективность в технике: Справочник. Т.З. /Под. ред. В.Ф. Уткина, Ю.В. Крючкова . -М.: Машиностроение, 1988. 352 с.

115. Надежность и эффективность в технике: Справочник. Т.1. М.: Машиностроение, 1986. -224 с.

116. Надежность технических систем: Справочник. /Под ред. И.А. Ушакова. М.: Радио и связь, 1985. - 608 с.

117. Надежность в технике. Методы определения оптимальной периодичности и объемов технического обслуживания и плановых ремонтов изделий. /МР 226-86. М.: ВНИИНМАШ, 1987. - 64 с.

118. Надежность и эффективность в технике. Справочник, Т.5: Проектный анализ надежности /Под ред. В.И. Матрушева и А.И.Рембезы. М.: Машиностроение, 1988. - 316 с.

119. Нестеров Б.И., Коровин Н.В., Бродянский В.М. Термодинамический анализ комбинированной электрохимической энергоустановки// Электрохимия, 1980. Т. 16, № 6. -7 с.

120. Опыт внедрения ресурсосберегающих технологий в отрасли бытового обслуживания. Материалы семинара. М.: МДНТП им. Ф.Э. Дзержинского, 1989. -135 с.

121. Павленко М.И. Сравнение стратегий обслуживания хранящихся систем. -М.: Машиностроение, 1975.

122. Первозванский А.А. Математические модели в управлении производством. -М.: Наука, 1975.-616 с.

123. Петров А.Е. Тензорная методология в теории систем. -М.: Радио и связь, 1985. -152 с.

124. Петросов С.П., Алехин С.Н., Кожемяченко А.В., Посеренин С.П., Левкин В.В. Диагностика и сервис бытовых машин и приборов. Учебник для среднего профессионального образования. -М.: Издательский центр «Академия», 2003, -320 с.

125. Понтрягин Л.Н. и др. Математическая теория оптимальных процессов. -М.: Наука, 1969.-348 с.

126. Положение о системе планово-предупредительного ремонта оборудования предприятий бытового обслуживания РСФСР. -М.: ЦБНТИ, 1985. 304 с.

127. Посеренин. С.П., Ставровский М.Е. Оценка работоспособного состояния систем машин //Теоретические и прикладные проблемы сервиса// -М.: №3(4) 2002. 30-39.

128. Посеренин С.П. Дисс. канд. техн. наук. -М.: МТИ, 1985. -138 с.

129. Поспелов Г.С., Иридов В.А. Программно-целевое планирование и управление. М.: Советское радио, 1976. - 440 с.

130. Посеренин С.П. Разработка конструкции 2-х цилиндровых компрессоров для бытовых холодильников. В книге «Технический прогресс на предприятиях бытового обслуживания в свете решений XXVI съезда КПСС» -М.: МДНТП им. Ф.Э.Дзержинского, 1982, -2 с

131. Посеренин С.П. Влияние систем охлаждения и мощности энергодвигателей на эксплуатационные показатели двухцилиндровых компрессоров бытовых холодильников. В сб. научн. трудов ЦБНТИ Минбыта РСФСР, -М.:1982, Серия IV, вып.-4. -7 с

132. Посеренин С.П., Ставровский М.Е., Кочева М.Ф. Прогнозирование надежности однородных систем машин с переменной структурой. //«Сборка в машиностроении, приборостроении». -М.: машиностроение, №6, 2000, 3 с

133. Посеренин С.П. Исследование тепло-энергетических характеристик двухцилиндровых герметичных хладоновых компрессоров. Сб. трудов МТИ -М.: 1982, вып. № 48, 6 с.

134. Посеренин С.П. Влияние условий и режимов работы двухцилиндровых компрессоров на уровень шума и вибрации. Сб. научн. трудов «Пути совершенствования эксплуатации и ремонта бытовой техники и технологического оборудования». -М.: МТИ, 1986, №61,-5 с.

135. Посеренин С.П., Кубарев А.И., Пелевин Ф.В. Вопросы оптимизации стратегий технического обслуживания и ремонта технологических систем сервиса. // Теоретические и прикладные проблемы сервиса -М.: МГУС № 1, 2001. 3 с

136. Посеренин С.П., Ставровский М.Е., Кочева М.Ф. Оценка сходимости функции распределения параметров эффективности аддитивных систем к нормальному закону. //Сборка в машиностроении, приборостроении// -М.: Машиностроение, №1, 2001, 5 с

137. Посеренин С.П., Ставровский М.Е., Кочева М.С. Повышение эффективности системы машин и оборудования сервиса. В монографии «Инновационные стратегии развития сферы сервиса». -С-Пб.: С-ПбГИСЭ, 2003, 18 с

138. Посеренин С.П., Голиков A.M., Стельмашенко В.Г. Модели оптимизации стратегии технического обслуживания и ремонта (ТОиР) техники в случае полной информационной обеспеченности. //Теоретические и прикладные проблемы сервиса. -М.: МГУС № 1,2002,- 5 с

139. Посеренин С.П., Болгов И.В., Набережных А.И. и др. Герметичный двухцилиндровый компрессор. А.С. № 585310.

140. Посеренин С.П., Болгов И.В., Набережных А.И. и др. Компрессионный холодильник. А.С. № 566082

141. Посеренин С.П., Болгов И.В., Набережных А.И. и др. Компрессионный холодильник. А.С. № 603811

142. Посеренин С.П., Болгов И.В., Набережных А.И. и др. Холодильный компрессор. А.С. №612065

143. Посеренин С.П., Болгов И.В., Набережных А.И. и др. Герметичный холодильный компрессор. А.С.№ 612066

144. Посеренин С.П., Набережных А.И., Смирнов Н.В. и др. Герметичный многоцилиндровый компрессор. А.С. № 640041

145. Посеренин С.П., Ставровский М.Е., Стельмашенко В.Г. Методологические основы построения систем технического обслуживания и ремонта объектов жизнеобеспечения населения. Тезисы докл. Международной научно-технической конференции. -М.:ГАСБУ, 1999, 249 с.

146. Посеренин С.П., Ставровский М.Е., Кочева М.Ф. Критерии работоспособного состояния систем машин коммунально-бытового назначения. Современные технологии сервиса. Материалы Международной научно- технической конференции. -М.: МГУС, 2000, 4 с.

147. Проников А.С. Надежность машин. М.: Машиностроение, 1978. -592 с.

148. Проников А.С. Основы надежности и долговечности машин. М.: Изд. стандартов, 1969. - 160 с.153. .Проников А.С. Долговечность машин. -М.: Машиностроение, 1982, 212 с.

149. Прохоренко В.А., Голиков В.Ф. Учет априорной информации при оценке надежности. -Минск: Машиностроение, 1979. -163 с

150. Прудников А.П., Брычков Ю.А., Маричев О.И. Интегралы и ряды. Элементарные функции. -М.: Наука, 1981. 798 с.

151. Пшеничный Б.А. Необходимые условия экстремума М.: Наука,1969. -125с

152. Пугачев B.C. Теория случайных функций и ее применение к задачам автоматического управления. -М.: Физматгиз, 1960. 833 с.

153. Раскин Л.Г. Анализ сложных систем и элементытеории оптимального управления. М.: Советское радио, 1976, - 323 с.

154. Растригин П.А. Современные принципы управления сложными объектами. -М.: Советское радио, 1980. 232 с.

155. Райншке К. Модели надежности и чувствительности систем. М.: Мир, 1979. -452 с

156. Райкин А.Л. Элементы теории надежности технических систем. М.: Сов. радио, 1978.-323 с

157. Райншке К., Ушаков И.А. Оценка надежности систем с использованием графов. -М.: Радио и связь, 1988. 208 с.

158. Решетов Д.Н. и др. Надежность машин. -М.: Высшая школа, 1988. -185 с

159. Русихин В.И. Эксплуатация и ремонт механического оборудования карьеров. -М.: Недра, 1982.- 184 с.

160. Рябинин И.А., Рубинович В.Д. О влиянии типа законов распределения времени исправной работы и времени восстановления на характеристики надежности резервированной системы// Теория надежности и массовое обслуживание. -М.: Наука, 1969. -12 с.

161. Саати Т. Элементы теории массового обслуживания и ее предложения. М.: Мир, 1965. -520 с.

162. Саати Т. Целочисленные методы оптимизации и связанные с ними экстремальные задачи. М.: Мир, 1973. - 528 с.

163. Смирнов Н.Н., Ицкович А.А. Методы обслуживания и ремонта машин по техническому состоянию. М.: Знание, 1973. - 158 с.

164. Соловьев А.Д. Резервирование с быстрым восстановлением// Изв. АН СССР. -М.: 1970. -№ 1. -5 с.

165. Соловьев А.Д. Основы математической теории надежности. Материалы лекций, прочитанных в Политехническом музее на семинаре по надежности и прогрессивным методам контроля качества продукции. -М.: Знание, 1975. Вып. 1. - 64 с.

166. Сильвестров Д.С. Полумарковские процессы с дискретным множеством состояний. М.: Советское радио, 1980. - 289 с.

167. Справочник по системотехнике. /Под ред. А.В. Шилейко. М.: Советское радио, 1970.- 688 с.

168. Ставровский М.Е. Эффективность технологических систем обслуживания населения. Автореф. дис. докт. техн. наук. М.: МГУС, 2003. 32 с.

169. Ставровский М.Е., Посеренин С.П. Методы и модели исследования технологических систем сферы сервиса// В монографии «Сфера сервиса: особенности развития, направления и методы исследования». -С-Пб.: СПбГИСЭ, 2001. с. 207-262.

170. Ставровский М.Е., Посеренин С.П., Стельмашенко В.Г. Методологические основы построения систем технического обслуживания и ремонта объектов жизнеобеспечения населения/ Тез. докл. Междун. научн.-техн. конф. «Наука сервису. -М.: ГАСБУ, 1999.-с. 249.

171. Ставровский М.Е., Посеренин С.П., Кочева М.Ф. Расчет надежности технологических систем обслуживания населения по показателям эффективности. Сб. научн. трудов «Исследования в области сервиса АПК» -М.: ГАСБУ, 1999, 3 с

172. Ставровский М.Е., Посеренин С.П., Кубарев А.И. Технологии оптимизации эффективности технологических систем. В монографии «Сфера сервиса: особенности развития, направления и методы исследования». -С-Пб.: С-ПбГИСЭ, 2002, 24 с

173. Ставровский М.Е., Посеренин С.П., Кочева М.Ф. Расчет живучести аддитивной системы с переменным числом элементов в фиксированный момент времени. //Сборка в машиностроении, приборостроении. -М.: Машиностроение, № 2, 2002, 8 с

174. Ставровский М.Е., Посеренин С.П., Бильмаер В.В. К вопросу о конкурентоспособности продукции. //Теоретические и прикладные проблемы сервиса. -М.: МГУС №2, 2003, -3 с

175. Ставровский М.Е., Посеренин С.П., Кочева М.Ф. Состояние и перспективы стандартизации в области систем машин. Материалы VI Международной научно -технической конференции «Наука сервису». -М.: МГУС, 2001, - 3 с

176. Стельмашенко В.Г. Разработка и исследование алгоритмов оптимизации стратегии технического обслуживания и ремонта машин и агрегатов комплекса коммунально-бытовых услуг в районах чрезвычайных ситуаций. Дис. канд. техн. наук. -М.: 2000,-134 с.

177. Степанов С.К. Профилактические работы и сроки их проведения. М.: Советское радио, 1972,-28 с.

178. Судаков Р.С., Тескин О.И., Северцев Н.А. Оценка надежности изделий на этапе конструкторских испытаний. М.: Изд. Стандартов, 1974. -18 с

179. Судаков Р.С., Северцев Н.А., Титулов В.И., Чесноков Ю.М. Статистические задачи отработки систем и таблицы для числовых расчетов показателей надежности. М.: Наука, 1975. -124 с

180. Скорчеллетти В.В. Теоретическая электрохимия. -JL: Химия, 1974. 567 с.

181. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.

182. ГОСТ 18322-78. Система технического обслуживания и ремонта техники. Термины и определения.

183. ГОСТ 22954-78. Надежность в технике. Технологические системы. Термины и определения.

184. Ушаков И.А. Анализ надежности сложных систем. М.: Знание, 1979. - 99с.

185. Ушаков И.А. Методы исследования эффективности функционирования технических систем. Вып. 1,2.- М.: Знание, 1976, 64 с.

186. Ушаков И.А. Методы расчета эффективности систем на этапе проектирования. -М.: Знание, 1983. 37 с.

187. Ушаков И.А. Оптимальные задачи надежности. М.: Стандарты, 1968. - 89 с.

188. Флейшман Б.С. Основы систематологии. М.: Радио и связь, 1982. - 368 с.

189. Флейшман Б.С. Элементы теории потенциальной эффективности сложных систем. -М.: Советское радио, 1971. -262 с.

190. Хайлд Д. Методы поиска экстремума. М.: Наука, 1967. - 285 с.

191. Цвиркун А.Д. Структура сложных систем. М.: Советское радио, 1975. - 240 с

192. Юдин В.М. Трибохимические исследования процессов диагностики и сервиса технологического оборудования. Дисс. . докт. техн. наук. М.: МГУС, 2004. -348 с

193. Якобсон В.Б. алые холодильные машины. М.: Пищевая промышленность, 1977, - 367 с.

194. Якобсон В.Б. Оценка технического уровня и оптимизация малых холодильных компрессоров и агрегатов. Холодильная техника, 1975, № 6, с. 16-21

195. Черкесов Г.Н. Надежность технических систем с временной избыточностью. -М.: Советское радио, 1974. — 14 с.

196. Utkin L.V., Gurov S.V. Reliability analysis of systems with fuzzy times of structure modifications. Micro electron. Reliab., 1994.-v. 34, N 11.-P. 1745- 1754.

197. Gurov S.V., Utkin L.V. Reliability of repairablesystems with periodic modifications. Microelectron. Reliab., 1996.-v. 36, N l.-P. 27-35.

198. Gurov S.V., Utkin L.V. Fuzzy reliability of gracefully degrading systems with the composite software// Reliability, Quality and safety Engineering. 1996. v. 3, N 2. - p 153.

199. Gurov S.V., Utkin L.V. Reliability and optimization of systems with periodic modification in the probability and possibility contexts// Microelectron. Reliab., 1997. v. 37, N 5.-P. 801 -808.

200. Godler E.O. Reliability in the third generation. Proc. Ann. Symp. Reliability. Washington, 1968, D.C.S. l.-p. 129- 132.

201. Henlej E.J., Kumamoto H. Reliability engineering and risk assessment. Prentice-Hall Inc., 1981.-№4.

202. Kempthone O., Folks L. Probability, statistics and data analysis. Iowa University Press.-Ames, 1971.

203. Esary J.D.E., Marshall A.W., Prochan F. Sock models and wear processes// Ann. Prob., 1973. v.l, N 4. - P. 627.

204. Ayyub H. RASCS for risk assessment. Software for Engineering Workstation. 1989 -v. 5, № l.-P. 45 -50.

205. Murchland J.D. Some remarks on the gravity model of trip distribution and equivalent maximizing procedure// LSE-TNT-38, London: London School of Economis, 1966.

206. Schneider M. Direct estimation of traffic volume at a point// Highw. Res. Rec., 1967.-v. 165.-P, 108-116.

207. Spurkland M. Mathematical tools for urban studies// Paris: Derectorate for Scientific Affaires, 1966.

208. Tomlin S.G. A kinetic theory of traffic distributions// Transp. Res., 1970. v. 4. -P. 44-86.

209. Wilson A.J. A statistical theory of spatial distribution models// Transp. Res., 1967. -v. l.-P. 253 -269.

210. Sasaki Т. Probabilistic models for trip distribution// Fourth Intern. Symp. on Road Traffic Plan. Karlsruhe, 1968.

211. Neidercorn J.A., Rechdolt B.V. An economic derivation of the «gravity law» of spatial interaction// J. Reg. Sci., 1969. v. 9. - P. 273 - 282.

212. Yokobori T. The statistical aspect of fatigue fracture of metals// Rep. Inst. Sci. Technol. Tokio, 1954. v. 8, N 1. - P. 5 - 12.

213. Theil H. Economics and information theory. North-Holland, Amsterdam, 1967.