автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Оптимизация периодичности автоматизированного контроля многокомпонентных производственных систем со скрытыми отказами

Севастопольский национальный технический университет

НИКИШЕНКО Алексей Николаевич

УДК 658.5.012.7

ОПТИМИЗАЦИЯ ПЕРИОДИЧНОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ СО СКРЫТЫМИ ОТКАЗАМИ

Специальность: 05.13.0©— Автоматизация процессов управления

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005554344

3 О ОКТ 2014

Севастополь — 2014

005554344

Диссертация является рукописью. Работа выполнена на кафедре Высшей математики Севастопольского национального технического университета (г. Севастополь) Министерства образования и науки Российской Федерации.

Научный руководитель: доктор тех. наук, профессор,

Обжерин Юрий Евгеньевич, Севастопольский национальный технический университет, заведующий кафедрой Высшей математики, г. Севастополь

Официальные оппоненты: доктор тех. наук, профессор,

Максимов Максим Витальевич, Одесский национальный политехнический университет, заведующий кафедрой Автоматизации теплоэнергетических процессов, г. Одесса

доктор тех. наук, профессор, Гайский Виталий Александрович,

Морской гидрофизический институт, заведующий отделом автоматизации океанографических исследований, г. Севастополь

Защита состоится «20» ноября 2014 года в 13-00 на заседании специализированного ученого совета Д50.052.02 в Севастопольском национальном техническом университете. Адрес: 299053, г. Севастополь, ул. Университетская, 33, Студгородок, ауд. Р-1.8.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Севастопольского национального технического университета и на сайте университета http://sevntu.com.ua/.

Автореферат разослан «18» октября 2014 г.

Ученый секретарь

специализированного ученого совета доктор технических наук, профессор

/Е.А. Шушляпин /

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Возникновение в производственных системах (ПС) скрытых отказов (СО) приводит к снижению эффективности функционирования ПС. Согласно ГОСТ 27.002-89 СО — отказ, обнаружение которого возможно при проведении технического обслуживания (ТО) либо специальными методами и способами диагностики. Проведение контроля технического состояния с использованием специальных средств диагностики (КТС) ПС позволяет выявить СО в системе. Кроме того КТС позволяет диагностировать скорое наступление постепенного СО. По результатам КТС принимается решение о проведении ТО ПС. Подобная стратегия ТО является стратегией обслуживаниям по состоянию.

Стратегия ТО по состоянию широко распространена в различных сферах промышленности. К примеру, в химической отрасли в 55% случаев используется данная стратегия ТО, что позволяет по сравнению с другими стратегиями проведения ТО: в 33% случаев увеличить срок службы оборудования, в 2% — повысить производительность, в 23% случаев — снизить использование запасных деталей, в 16% случаев — снизить затраты на рабочую силу, в 2% случаев — сократить отходы производства.

При организации ТО по состоянию важен обоснованный выбор периода проведения КТС. Частый контроль приводит к высоким и зачастую неоправданным затратам на него, редкий контроль не позволяет своевременно выявлять развитие и наступление СО, что влечет уменьшение эффективности работы ПС. Данное противоречие приводит к необходимости решения задачи оптимизации периодичности КТС ПС со СО.

Управление процессом ТО с КТС ПС производится на основе большого числа различных параметров. Кроме того, процесс управления усложняется наличием в ПС независимо функционирующих компонентов, необходимостью сбора и обработки большого объема информации о техническом состоянии ПС и наличием векторной целевой функции. Обеспечение эффективного управления ПС в таких условиях возможно с использованием автоматизированной системы принятия решений при управлении процессом (АСПР Villi) ТО.

Таким образом, разработка системы поддержки принятия решений (СППР) по оптимизации периодичности ТК СО ПС, которая являлась бы частью АСПР УПП ТО, является актуальной задачей, решение которой позволит сократить время пребывания системы в состоянии скрытого отказа и время восстановления после его обнаружения, что повысит надежность и качество функционирования ПС.

Связь с научными программами, планами и темами. Диссертация соответствует научному направлению «Стохастические модели автоматизированных производственных систем» кафедр высшей математики и автоматизированных приборных систем Севастопольского национального технического университета. Результаты исследований вошли составной частью в отчеты по госбюджетным НИР «Мера-4» (гос. регистрация №0108U001272) и «Мера-5» (гос. регистрация №0111U003331).

Целью диссертационного исследования является повышение надежности и экономической эффективности многокомпонентной ПС за счет оптимизации

периодичности календарного ТК СО ПС на основе разработанных математических моделей. Для достижения цели сформулированы и решены следующие задачи:

• анализа существующих современных стратегий контроля скрытых отказов производственных систем;

• разработки полумарковских (ПМ) моделей функционирования производственных систем с учетом контроля скрытых отказов;

• нахождения в явном виде функциональных зависимостей критериев надежности и экономической эффективности системы от входных параметров;

• проверки адекватности разработанных полумарковских моделей;

• разработки структуры автоматизированной системы принятия решений при управлении процессом технического обслуживания производственной системы со скрытыми отказами с учетом контроля технического состояния на основе метода иерархий;

• создания многокритериальной и скалярной целевой функции на базе найденных параметров надежности и экономической эффективности технического обслуживания производственной системы со скрытыми отказами;

• оптимизации периодичности контроля технического состояния производственной системы с использованием генетического алгоритма с проведением сортировки по доминированию и с элитарным отбором.

Объект исследования: многокомпонентная ПС с покомпонентным периодическим ТК внезапных и постепенных СО.

Предмет исследования: процесс контроля-восстановления многокомпонентной ПС со СО с учетом проведения КТС.

Методы исследования. Выполненные в диссертационной работе теоретические исследования ТК СО ПС, базируются на применении различных аппаратов исследований: теории надежности, теории восстановления, теории Марковских и полумарковских процессов (ПМП), теории вероятностей, математической статистики, интегрального и дифференциального исчисления, имитационного моделирования.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. Впервые на основе теории полумарковских процессов построены математические модели однокомпонентных производственных систем с учетом периодического контроля наличия постепенных скрытых отказов методом пробы, найдены в явном виде критерии надежности и экономической эффективности рассматриваемых систем. Это позволило аналитически описать блоки рассматриваемой установки и задать критерии надежности и экономической эффективности их функционирования.

2. Впервые в аналитическом виде с помощью метода суперпозиции полумарковских процессов найдены характеристики надежности и экономической эффективности функционирования многокомпонентной производственной системы произвольной структуры с покомпонентным периодическим контролем наличия постепенных или внезапных скрытых отказов. В результате получены

аналитические выражения надежности и экономической эффективности многокомпонентной установки, используемые в качестве основы при создании целевой функции.

3. Впервые решены задачи многокритериальной и скалярной оптимизации периодичности контроля наличия скрытых отказов в многокомпонентной производственной системе на основе впервые полученных целевых функций для данного класса систем, что позволило найти оптимальную периодичность КТС установки при конкретных начальных условиях.

4. Получила дальнейшее развитие автоматизированная система принятия решений при управлении процессом технического обслуживания с учетом проведения календарного контроля скрытых отказов производственной системы, за счет разработки блока системы поддержки принятия решений по оптимизации периодичности контроля, что позволило автоматизировать выбор оптимальной периодичности КТС установки.

Практическое значение полученных результатов. Результаты работы представлены в госбюджетных НИР «Мера-4» и «Мера-5», внедрены на производство в ООО «Конструкторское бюро коммутационной аппаратуры». Разработанная АСПР позволяет решать проблемные ситуации определения периодичности экологического мониторинга, неразрушающего контроля технологических систем (вибрационный, температурный контроль, контроль технологических жидкостей), контроля на горно-обогатительных и металлургических предприятиях (контроль проб исходного сырья, промежуточных шихт и конечной продукции) и в других сферах. Разработанные модели КТС СО могут быть использованы для оптимизации процесса ТО с КТС независимо функционирующих компонентов широкого класса ПС, в учебном процессе.

Личный вклад соискателя. При выполнении работ лично соискателю принадлежат следующие материалы: [1, 2] — определение характеристик надежности многокомпонентной системы с использованием метода суперпозиции ПМП; [3] — построение ПМ модели однокомпонентной ПС с учетом ТК внезапных СО методом пробы; [4] — расчет критериев эффективности и оптимизация периодичности контроля для конкретного технологического процесса (ТП) на базе разработанной ПМ модели однокомпонентной ПС с учетом ТК внезапных СО и алгоритмов, заложенных в СППР по оптимизации; [5] — определение характеристик надежности двухкомпонентной ПС с покомпонентным мгновенным КТС СО с использованием метода суперпозиции ПМП.

Апробация результатов. Результаты диссертационной работы докладывались на ряде научно-технических конференций: «Прикладные задачи математики и механики» г. Севастополь, 12-16 сентября, 2011 г. [6]; «Стратегия качества в промышленности и образовании», г. Варна, Болгария, 3-10 июня 2011 г. [7]; «Автоматика 2011», г. Львов, 28-30 сентября, 2011 г. [8]; «Прикладные задачи математики и механики» г. Севастополь, 10-14 сентября, 2012 г. [9]; «Стратегия качества в промышленности и образовании», г. Варна, Болгария, 8-15 июня 2012 г. [10]; «Автоматизация: проблемы, идеи, решения», г. Севастополь, 3-7 сентября, 2012 г. [11, 12]; ИТММ-2013, г. Днепропетровск, 26 - 28 марта 2013 г. [13];

«Автоматика 2013», г. Николаев, 25-27 сентября, 2013 г. [14]; «Автоматизация: проблемы, идеи, решения» г. Севастополь, 9 — 13 сентября, 2013 г. [15]; «Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций РТ-2013», г. Севастополь, 22 — 26 апреля 2013 г. [16]; «Радиоэлектроника и молодежь в 21 веке», г. Харьков, 22 - 24 апреля 2013 г. [17].

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 17 работ (7 без соавторов), в том числе 5 статей (две без соавторов) в международных журналах или сборниках научных трудов, которые входят в перечень научных специальных изданий, утвержденных ВАК Украины.

Структура и описание диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использованных источников и приложений. Текст изложен на 147 страницах машинописного текста, в числе которых 24 рисунка и 13 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВО ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность темы, сформулирована научная новизна, дан краткий обзор исследований по разделам, показано практическое значение результатов исследований.

В ПЕРВОМ РАЗДЕЛЕ проведен анализ установки пайки волной припоя «WS330-SF» Essemtec как объекта ТО по состоянию. Обоснована необходимость создания и внедрения АСПР УПП ТО установки пайки волной припоя. Представлен обзор литературы по методикам и моделям существующих систем КТС ПС. На основе проведенного анализа известных результатов по контролю постепенных и внезапных СО (работы В.А. Каштанова, Ф. Байхельта, Г.Н. Черкесова, Е.Ю. Барзиловича, И.Б. Герцбаха, Б. Винтера, С. Ферсмана, Р. Барлоу, Р. Джонсона, K.P. Мобли, Б. Шикари и других) определены задачи, нерешенные в этой области, и сформулированы задачи исследования.

ВО ВТОРОМ РАЗДЕЛЕ решаются задачи построения ПМ моделей процесса контроля-восстановления однокомпонентных ПС со СО, нахождения в явном виде функциональных зависимостей критериев надежности и экономической эффективности систем от входных параметров и подтверждения адекватности разработанных ПМ моделей.

Для построения моделей использован аппарат теории ПМП с общим фазовым пространством состояний (ФПС). Модели построены с учетом следующих допущений: под компонентом ПС понимается ее минимальный узел, в котором возможен СО, проведение контроля и восстановление; после обнаружения отказа мгновенно начинается восстановление компонента; после завершения процесса восстановления все функции объекта обновляются; функции распределения (ФР) случайных величин (СВ) времени безотказной работы, интервалов времени между моментами проведения контроля, длительности контроля и времени восстановления — общего вида. Также принято, что система со СО и проведением КТС характеризуется следующими экономическими параметрами: gt — удельный доход, получаемый в единицу времени пребывания системы в исправном состоянии; cf —

удельные затраты в единицу календарного времени функционирования системы; ст

— удельные затраты на проведения ТО в единицу календарного времени; се — удельные затраты в единицу календарного времени проведения контроля работоспособности системы; cpf — удельные затраты в единицу календарного

времени работы со СО по причине выпуска брака. Рассматривается естественный и искусственный календарный контроль методом взятия пробы, когда в начале контроля берется образец, который анализируется в течение какого-то времени. В этом случае состояние СО либо предотказное состояние обнаруживается, только если оно наступило до момента начала контроля.

Модель проведения естественного периодического КТС системы с внезапными СО методом пробы. В начальный момент времени однокомпонентная система начала работу, контроль включен. Время безотказной работы компонента

— СВ а с ФР F{t) = Р{а < г} и ПР f(t). Контроль начинается через случайные (в общем случае) интервалы времени â с ФР R(t) = Р{5 < /} и ПР r(t). Скрытый отказ обнаруживается, если он произошел до момента начала контроля. Длительность проведения контроля СВ у с ФР V(t) = Р{у <t) и ПР v(t). После завершения контроля начинается отсчет времени до следующего контроля. В случае обнаружения отказа компонента начинается его восстановление (принимается решение о начале ТО). Длительность ТО — СВ ß с ФР G(t) = P{ß < t) и ПР g(t). На время ТО контроль отключается. После ТО все свойства системы обновляются.

Для данного процесса были получены формулы для расчета значений характеристик надежности и экономической эффективности. При условии постоянного времени периодичности контроля г>0 и постоянной длительности контроля h> О, учитывая, что R(t) = l(t-r) и V(t) = \(t-h), выражение для стационарного коэффициента готовности системы принимает вид:

Кг = гл л ' ГДе ^ ~ ^ + tF{n{r + h)-h). (1)

Mß+(г + h) А -1

Средний доход в единицу календарного времени (G+) и средние затраты в единицу календарного времени на функционирование (Cf), на проведение КТС (СД на проведение ТО (Ст), от пребывания в состоянии СО (Ср/) следующие: g+Ma £ cf(r + h)A

+ Mß + ir + K)^ f M ß + (г + h) А '

Q C«№ß ç CM (2)

" Mß + (T + h)A' с Mß + (г + h) А '

pf~Cpf Mß + (v + h)A

Величина средней прибыли S в единицу календарного времени определяется по средним доходам и затратам, возникающим при эксплуатации и обслуживании ПС с ТК наличия СО:

S = G.-[C, + Ct + Cl, + C.].

(3)

С учетом системы (2), выражение (3) принимает вид:

S =

{g. +ctf)Ma-icpf+cfl* + h)+cch)A-cmMß Mß + {т + h) А

(4)

При известных выражениях для Кг и 5 затраты в единицу времени исправного функционирования системы определяются по формуле:

С учетом формул (1) и (4) выражение (5) принимает вид: С = с Ml+(c,+cfh + h)+cchA_

" Ma Ma "

Модель проведения искусственного календарного КТС системы с постепенными СО. В начальный момент времени однокомпонентная система начала работу, контроль включен. Время безотказной работы компонента — СВ аа с ФР F0(t) = P{a0<t} и ПР /0(i). В системе для предупреждения наступления постепенных СО контролируется диагностический параметр (ДП) объекта. Для ДП введен упреждающий допуск (У® — диапазон изменения диагностического параметра, в котором в соответствии с эксплуатационной или ремонтной документацией нарушается исправность изделия при сохранении его работоспособности. При нахождении ДП в границах УД система находится в предотказном состоянии. После завершения времени безотказной работы один из контролируемых параметров компонента переходит в область УД, т.е. система переходит в предотказное состояние. Время нахождения системы в предотказном состоянии — СВ а, с ФР Ft(t) = Р{а, < Г} и ПР /¡(t). После завершения пребывания параметра в предотказном состоянии система переходит в состояние параметрического СО. Контроль начинается через случайные интервалы времени 5 с ФР R(t) = Р{5 < t} и ПР r{t). Длительность проведения контроля СВ у с ФР V{t) - Р{у < t} и ПР v(i). На время контроля работа системы останавливается. Если в результате проведении КТС обнаружено, что система находится в предотказном состоянии или в состоянии СО, то начинается ТО. Длительность ТО системы СВ ß с ФР G(t) = P{ß < t) и ПР g(t). На время ТО контроль отключается. После ТО все свойства системы полностью обновляются.

Для данного процесса контроля-восстановления ПС были получены формулы для расчета значений надежностных и экономических характеристик. При условии постоянной периодичности контроля т > 0, г = const, полученные формулы принимают вид:

(5)

Ma, +ttFt{nT)lFl{x)dx - Ё +- x)dx

М0 + (Му + т)±Ъ(пт)

C,=

Ma0 +±F<¡(nT)\Fl{x)dx-±)Fl{x)Fa({n + \)v-x)dx

M/J + (M/ + r)¿F0(nr)

ccMrÍLFXnr)

' Mfi + {M/ + T)ZF0(nT)' ' М/3 + (Му + т)ХГ0(пт)

я=0 n=0

+ c_ÍFe(».r)J jfajár- Ji? (*)F0((« +1> - *)<&

C_ =-

С = с S/ cpf

Mp + (My + r)¿ F,¡{nT)

n=O

Z F0(n r)} F^с - ¿ } F, (x)F0((n + l)r - x)dx

Mp + (My + r)ZF0{nT)

n=0

5 =

í ¿ F0 (л r){ íj - ¿ { F, (x)F0 ({n + \)r-x)dx

\п=0 O «=0 O

(8) (9)

+ +cpf)Maí¡ С =

M0 + (My + T)ZFo(nT)

n=Q аз

n=0

/ >

11=0 o

Ma0+ (10)

+¿F0(«r)jF, (x)dx - ¿f Fx (x)F0((n + l)r - x)dx

n=O

Модель

n=0 o

проведения естественного календарного KTC системы с постепенными СО методом пробы. В начальный момент времени система начала работу, контроль включен. Время безотказной работы системы — СВ а0 с ФР F0(t) = P{aQ < í} и ПР f0(t). После завершения времени безотказной работы один из контролируемых параметров системы переходит в границу УД, т.е. компонент переходит в предотказное состояние. Время нахождения компонента в предотказном состоянии — СВ а, с ФР F¡(t) = Р{а, < г} и ПР /,(/). После пребывания в предотказном состоянии компонент переходит в состояние параметрического СО. Контроль начинается через случайные интервалы времени 8 с ФР R(t) = P{S < í} и ПР r(t). Длительность проведения контроля — СВ у с ФР V(t) = Р{у < t} и ПР v(f). После завершения контроля начинается отсчет времени до

следующего контроля. В случае обнаружения ДП в границе УД либо СО, начинает ТО компонента. Длительность ТО — СВ ß с ФР Gif) = P{ß < t) и ПР g(t). На время ТО контроль отключается. После ТО все свойства системы полностью обновляются.

Для данной ПС были получены формулы для расчета значений надежностных и экономических характеристик для ФР общего вида. При условии постоянного времени периодичности контроля т>О, т-const, и постоянной длительности контроля А >0, h = const, учитывая, что R(t) = \(t-z) и V(t) = 1(/ - h) полученные выражения примут вид: _ Ма0+М[рг]

r~Mß + {r + h)A' UU

G _с Ma0+M[pr] ~ _ c,{r + h)A ~ cjÄß + сашМ[рг] * *Mß + (r + h)A' f Mß + (г + h)А' m Mß + (r + h)A ' .

д_ сМ с

' Mß + (r + h)A' pl Mß + (г + h)A '

v_gM<x» -c*M\pf]-(cJi + cAh + Ф + fe»-cjM\pr\-ClaMß

Mß + (r + h)A '

c = c«„M[pr] + [cch + cf{h + t))a + ctMß + cprM[pf]

Maa+M[pr] ' ( '

Здесь:

M\pr] = Щх>£с + + h)F0(r - x)dx +

о 0

„ i+k_

+ Z jФ + hÎF0(n(r + h)+ r-x)-FXn{r + h)-h)\ix,

л=1 (j

M[pf] = \Fi{x)dx + [F^x + h)F0(r -x)dx +

о 0

„ r+A

+ S \Ф + + h)+T-x)~ F,(n(r + h)-h)]dx,

я=1 0

A = l + ^F0(n(T + h)-h).

Я=1

В результате впервые построены аналитические модели однокомпонентных ПС с учетом естественного и искусственного ТК постепенных и внезапных СО методом пробы на основе теории ПМП. Также впервые получены в явном виде критерии надежности и экономической эффективности рассматриваемых систем, а именно выражения (1), (2), (4), (6) — (14).

Проверка адекватности ПМ моделей. Проверка адекватности проводилась для модели проведения искусственного календарного КТС системы с постепенными СО на основе данных пассивного производственного эксперимента на установке «SW 330-SF» Essemtec. Отметим, что две другие ПМ модели, описанные ранее, аналитически сводятся к данной ПМ модели при условии рассмотрения мгновенного контроля либо внезапных отказов.

По результатам эксперимента, исходя из доли печатных плат с дефектами пайки (10,2 %) и с учетом постоянного темпа пайки, показано, что 89,8 % времени функционирования (без учета времени проведения КТС и ТО) блок флюсования функционировал без скрытых отказов.

ПМ модель рассматриваемого процесса позволяет рассчитать данное отношение для установившегося режима, как отношение коэффициента готовности Кг к доле времени пребывания ПМ процесса в состоянии «функционирование» я^Еу). Согласно (7) и (8) данное отношение определяется следующим выражением:

____л=0_о_л=0 о_

тг{Е,) С,/с, т^Р0(пт)

п=0

Для расчета данного выражения используются статистические параметры рассматриваемого процесса контроля-восстановления, сведенные в таблице 1. Данные параметры получены в результате проведения производственного эксперимента по контролю плотности флюса во время работы блока флюсователя.

Таблица 1. Статистические параметры функционирования блока флюсователя

ПМ модель Случайная величина Закон распределения СВ тп, МИН. (X, мин.

Время выхода в предотказное состояние Гамма 74,48 26,33

1 а> Я si Время нахождения в предотказном состоянии Гамма 42,87 19,13

а< <u а н й я 1 S в Время проведения контроля 5

§85 1 & Й Время проведения ТО 5

U о о Сяк Периодичность контроля Постоянное 90

В результате моделирования рассчитано, что блок флюсования функционирует без скрытых отказов 90,8 % общего времени функционирования. Хорошее совпадение результатов моделирования (90,8 %) и экспериментальных данных (89,8 %) говорит об адекватности построенной ПМ модели контроля проведения искусственного календарного КТС системы с постепенными СО.

В ТРЕТЬЕМ РАЗДЕЛЕ решаются задачи построения ПМ моделей многокомпонентных систем методом суперпозиции ПМП и нахождения критериев надежности и экономической эффективности для данных систем.

ПМ модель n-компонентной системы строится на основе ПМП £(,)(f) компонентов с общим ФПС, физические состояния которых дополнены до ПМ заданием «времени вперед». Для построения модели использован метод суперпозиции, описанный в работах B.C. Корохпока, А.Ф. Турбина. Показано, что при использовании описания функционирования компонентов с помощью ПМП с дополнением «временем вперед» (данное дополнение используется при построении

моделей контроля СО в однокомпонентных системах во втором разделе), применение метода суперпозиции не требует введения дополнительных компонент, т.е. усложнения системы.

Стационарные характеристики многокомпонентной системы определяются по следующим известным характеристикам: N — число компонентов системы и ее структура; — удельный доход, получаемый в единицу времени исправного функционирования системы; ср/ — удельные затраты в единицу времени по причине работы системы со СО; К^ — стационарный коэффициент готовности /-го компонента; С® — средние затраты на проведение ТО ¿-го компонента в единицу календарного времени; Сс(,) — средние затраты на проведение КТС ¿-го компонента в единицу календарного времени, С^ — средние затраты на обеспечение

функционирования г-го компонента в единицу календарного времени.

Стационарный коэффициент готовности сложной системы определяется через стационарные коэффициенты готовности компонентов:

к - УГТ - УГГК« где К" -Р^>если4 бД«

Кг -¿ит^Т^-НГ* ,ГД6 ~ [1 —К'р,еслий?, еЕ?\ (15)

Здесь й -а. <11 — вектора, указывающие на физическое состояние системы и ее 1-го компонента соответственно.

Выражение (15) справедливо для доли времени пребывания в

фиксированном подмножестве состояний системы Е , если есть возможность выделить подобные подмножества ¿VI, N в каждом множестве состояний компонента системы еУ* :

-ю-^иа - ов

Средний доход определяется как произведение удельного дохода получаемого в единицу времени пребывания системы в работоспособном состоянии к доле данного времени:

G.=g.Kг. (17)

Так как компоненты системы являются независимыми с точки зрения функционирования, С/, Сс, и Ст определяются как суммы средних затрат на обеспечение функционирования (С)'1), проведение КТС (Се(,)) и на проведение ТО (С^1) ¿-х компонентов в единицу календарного времени, соответственно:

с, = £с«, ся=±с®. 08)

М 1-1 1.1

Средние затраты в единицу времени системы из-за выпуска дефектной продукции Ср/ определяются как произведение удельных затрат (ср/) в единицу

времени по причине работы системы в СО и доли времени пребывания системы в состоянии функционирования со СО:

1гк №)-хг

(19)

где Еу — множество работоспособных состояний системы.

Величины £ и С для многокомпонентной ПС определяются на основании выражений (15) — (19) по формулам (3) и (5), соответственно.

Полученные выражения позволяют определять стационарные характеристики ПМ модели многокомпонентной ПС исходя из ее структуры и параметров ПМ моделей каждого компонента системы. В результате получены в аналитическом виде характеристики, являющиеся критериями надежности и экономической эффективности многокомпонентной производственной системы.

ПМ модель КТС установки пайки волной припоя «\У8330-8Р». Описанный выше принцип построения ПМ модели сложной ПС использован для создания модели рассматриваемой установки «"М^ЗЗО-БР». На установке выделено три процесса КТС, для которых представляется возможным провести оптимизацию периодичности: контроль плотности флюса в блоке флюсователя (блок №1); контроль температурных параметров (блок №2); контроль качества припоя в ванне (блок №3).

Показано, что установка пайки волной припоя с поблочным КТС является системой, состоящей из трех независимых компонентов. Каждый из компонентов в свою очередь представляет собой однокомпонентную систему с ТК наличия СО. Структура рассматриваемой трехкомпонентной системы является последовательной, т.к. возникновение СО либо отключение любого из блоков установки приводит к СО либо прекращению функционирования всей установки соответственно.

Из выражения (15) стационарный коэффициент готовности установки определяется выражением:

КМмЬПК^,)- (20)

(=1

Согласно (3), (5), (15) — (19) средняя прибыль Б в единицу календарного времени и средние затраты С в единицу времени исправного функционирования установки имеют вид:

^.гЛ^+с,)*^ (21)

ы су 1=1

3 с тг)

сь.г„гз)=П (т Г _ \~ср'-ТТГТТ)-■ (22)

Здесь К^ — коэффициенты готовности компонентов, которые определяются выражениями (1), (7) и (11); С)0(г), С£(0(г,) и СЦ](т.) — средние затраты в компонентах, определяющиеся по формулам (2), (8), (12).

Формулы (20) — (22) задают функциональную зависимость стационарных надежностных и экономических характеристик исследуемой установки пайки волной припоя от трех входных параметров (периодичность каждого из ТК блоков).

В ЧЕТВЕРТОМ РАЗДЕЛЕ решаются задачи разработки структуры и модулей АСПР УПП ТО, в том числе модуля оптимизации.

Разработанная АСПР состоит из следующих типов модулей: модули сбора, обработки и сравнения информации, модули информационной системы, модули системы поддержки принятия решения (СППР). Последние модули позволяют провести выбор конкретного решения (принять решение) на основе заложенного алгоритма либо в процессе взаимодействия с Л ПР. «Принятие решений» является специфической функцией АСПР, которая отличает ее от автоматизированных компьютерных (информационных) систем.

Общая концепция построения АСПР базируется на иерархическом принципе, который предусматривает распределение функций управления между взаимосвязанными структурными уровнями: информационным, стратегическим, тактическим и исполнительным. На информационном уровне АСПР обеспечивает сбор данных об объекте управления, на стратегическом уровне — выбор функций распределения и методики проведения контроля, на тактическом уровне — формирование параметров качества функционирования ПС и их количественных оценок, а также управление процессом ТО ПС в процессе функционирования ПС на исполнительном уровне. АСПР реализуется в виде программной системы, структурная схема которой представлена на рисунке 1.

Модуль обработки и хранения данных

Сбор данных о результатах контроля состояния и ТО

Хранение и редактирование данных

Модуль СППР по выбору закона распределения и/или его параметров

Расчет критерия согласия для возможных законов распределения СВ

Выбор закона и/или его параметров либо представление результатов ЛПР для выбооа

Визуализация сравнения экспериментальных данных с подобранной ФР

Модуль ввода данных

Ввод параметров установки

Ввод данных по стратегии ТО

Хранение и редактирование данных

Модуль СППР по определению оптимальной пешюличности контроля

Расчет границы Парето для критериев оптимизации

Выбор оптимального решения при заданных весах критериев либо представление результатов ЛПР

Модуль расчета

Составление плана для УПС ТО ПС на основе выбранного решения

Расчет коэффициента готовности и параметров эффективности

Вывод расчетных данных

Рисунок 1. Структурная схема АСПР УПП ТО ТК

Выходными данными такой системы являются оптимальная периодичность контроля и значения техническо-экономических показателей эффективности функционирования ПС для выбранного режима.

Модули СППР как наиболее важные рассмотрены подробно.

Модуль СППР по выбору закона распределения СВ и/или его параметров.

Входными данными для блока СППР по выбору закона распределения является вектор экспериментальных значений СВ. Оценка соответствия распределения СВ аналитическому закону проводится по критерию согласия Пирсона (критерий у?). В качестве аналитических функций времен наработки на отказ в модуле по умолчанию используются следующие законы: экспоненциальное распределение; распределение Вейбула-Гнеденко; гамма-распределение; нормальное распределение; логнормальное распределение; равномерное распределение. Для каждой теоретической функции распределения ^ проводится оценка согласия с эмпирической по критерию Пирсона. Для оценки параметров распределений используется метод максимального правдоподобия. Затем проверяется гипотеза Но о том, что эмпирическая функция распределения согласуется с теоретическим распределением В случае, если гипотеза Н0 подтверждается, производится расчет вероятности р, того, что СВ, распределенная по закону Пирсона, превысит значение меры расхождения, определенную с учетом числа степеней свободы. После расчета результаты предоставляются ЛПР для принятия им решения, либо производится автоматический выбор теоретического распределения с максимальной вероятностью р,-.

Модуль СППР по определению оптимальной периодичности контроля.

Принятие решения о выборе той либо иной тактики управления для ПС базируется на решении оптимизационной задачи выбора наиболее эффективной периодичности проведения контроля ПС. Оценка эффективности предполагает формировку цели операции и выбор критериев эффективности, количественно выражающих степень соответствия реального результата ожидаемому. Для рассматриваемой системы в качестве критериев эффективности использованы надежностные и экономические параметры производственной установки пайки волной припоя: стационарный коэффициент готовности (р{ (?) = (г) -> тах;

средняя прибыль в единицу календарного времени (рг (г) = Б(т) —> тах; средние

затраты в единицу времени исправного функционирования системы <р2(т) = -С(г) —> тах. Здесь Г = (г,,..., г„) — вектор варьируемых параметров задачи,

область допустимых значений вектора г образует множество Т .

Поставлена трехкритериальная задача оптимизации периодичности покомпонентного контроля: найти значения варьируемых параметров г,, г = 1, Аг, которые, в пределе, обеспечивают выполнение всех условий векторной целевой функции:

(^1 (У)> <Рг (У )> *Рз (У)) • (23>

геТ

Решением задачи является множество компромиссных решений, называемое множеством (границей) Парето. Это множество включает в себя решения, которые

нельзя улучшить сразу по всем критериям. Для нахождения множества близкого к множеству Парето выбран генетический алгоритм с проведением сортировки по доминированию и с элитарным отбором.

Так как показатели эффективности могут отличаться по абсолютной величине на несколько порядков и имеют различную природу, для проведения однокритериальной оптимизации проведена их нормировка. В качестве нормы приняты параметры надежности и экономической эффективности системы работающей без отказов и восстановления. В результате нормировки каждый из показателей принадлежит диапазону [0;1].

Ввиду наличия нескольких критериев в векторной целевой функции, для проведения автоматической оптимизации выделен общий критерий эффективности системы. Это организовано за счет введения весов для каждого критерия: м>к, и>,, н>с (задаются ЛПР). В результате получено выражение для целевой функции (23) с учетом веса критериев и нормировки:

у(г)= /^;(г)2+^"(г)2 + ЧС"(г)2 ^ (24)

Задача оптимизации целевой функции (24) является задачей скалярной оптимизации функции N переменных (г,,...,^):

7(г)->тах. (25)

ГеТ

Решение данной задачи выбирается из множества, полученного в результате использования генетического алгоритма для трехкритериальной целевой функции.

В результате, предложена структура АСПР "У Ш1 ТО с учетом проведения календарного ТК СО ПС, включающая разработанный блок СППР для оптимизации периодичности контроля, что позволило автоматизировать выбор оптимальной периодичности КТС установки. Определены целевые функции для задачи векторной и скалярной оптимизации периодичности проведения ТК наличия СО в многокомпонентной ПС.

В ПЯТОМ РАЗДЕЛЕ проведена оптимизация периодичности поблочного

КТС

установки пайки волной припоя «\VS330-SF» Езэепиес. Для расчета экономических критериев эффективности системы использованы экономические параметры, приведенные в таблице 2. В качестве исходных статистических данных использованы параметры СВ, определенные блоком СППР для выбора закона распределения на основе данных пассивного производственного эксперимента и экспертной оценки. Данные по законам распределения СВ сведены в таблицах 1 и 3.

Таблица 2. Экономические параметры систем

8+> с/> сш> Сс>

Система у. е./ у.е./ у.е./ у.е./ у.е./ у.е./

день день день день день день

Контроль плотности флюса ~ 22 36 10 50 ~

Контроль температурных параметров 10 80 ~ 30

Контроль качества припоя 77 10 25 45

Установка пайки волной припоя 250 - - - - 90

Таблица 3. Статистические характеристики ТК

Контроль пм модель Случайная величина Закон распр. СВ т, ед.вр. о-, ед.вр. Единица времени

ц NQ еа е.! Время наработки на скрытый отказ Усеченное нормальное 65 15 день

се 5 & 1 5 S н н 1Я i « 5. « Й § я Время проведения контроля Постоянное 20 ~ мин.

use Время проведения ТО ~ 2 день

№ о а Время выхода в предотказное состояние Экспоненциальное 96,2

о. н я Естественный периодический постепенных С Время нахождения в предотказном состоянии Экспоненциальное 16 день

н и си В" Время проведения контроля Постоянное 4

С4 И Время проведения ТО ~ 3

Проведен поиск границы Парето для трехкритериальной целевой функции (23). В результате использования генетического алгоритма получено множество из 32 решений. Полученное множество является отображением входных параметров (периодичность контроля) приведенных на рисунке 2.

¡2

а «

190 2С0 210 "' 220 230

Средние затраты в единицу времени функционирования, у.е./день

Рисунок 2. Периодичность покомпонентного контроля, при выборе которой реализуются оптимальные режимы работы системы

Из графика видно, что оптимальная периодичность контроля флюсователя изменяется в пределах 46 — 50 минут. Контроль температурных параметров ввиду высокой скорости проведения и невысокой стоимости следует проводить непрерывно, либо ежедневно. Оптимальная периодичность проведения контроля качества припоя изменяется в зависимости от цели оптимизации в диапазоне от непрерывного проведения до 13 дней перерыва между контролем.

Также проведен автоматический расчет оптимальной периодичности КТС. В таблице 4 приводятся оптимальные периодичности проведения покомпонентного контроля, полученные для различных весов нормированных критериев эффективности установки.

Таблица 4. Оптимальные тактики покомпонентного контроля установки пайки

Периодичность Оценка

Веса критериев контроля Значения критериев доли брака

компонентов по времени

у. мин т2> дней дней Кг с, у.е./день 5 > у.е./день работы со СО, %

1 0 0 47 0 0 0,785 243,17 5,36 3,6

0 1 0 46 1 13 0,757 177,47 54,98 6,9

0 0 1 47 1 12 0,760 177,58 55,06 6,8

1 1 1 47 1 10 0,764 178,15 54,90 6,3

Показано, что изменение цели оптимизации (различные веса критериев) ведет к выбору различных тактик проведения покомпонентного КТС установки пайки волной припоя. В результате проведения оптимизации периодичности КТС блоков установки прогнозируется сокращение доли брака при пайке в 1,5 — 2,8 раза с уровня 10,2 % до уровня 6,9 % — 3,6 % в зависимости от выбора цели оптимизации.

В ПРИЛОЖЕНИЯХ представлены: решение системы интегральных уравнений, описание пассивных экспериментов по определению экспериментальных ФР параметров установки «\VS330-SF» Еззепйес, акт внедрения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В результате исследований в данной диссертационной работе показано, что возможно повышение надежности и экономической эффективности многокомпонентной ПС за счет оптимизации периодичности ТК наличия СО. Реализация предложенных моделей, критериев и алгоритмов АСПР позволяет повысить эффективность управления ТО многокомпонентной ПС произвольной структуры с покомпонентным КТС в процессе их эксплуатации за счет автоматизации процесса выбора оптимальной периодичности проведения контроля.

Основные научные результаты и выводы состоят в следующем:

1. Проведен анализ существующих стратегий ТО и контроля ПС со СО. Формализована задача проведения КТС ПС со СО.

2. Построены ПМ модели искусственного и естественного КТС однокомпонентных ПС методом взятия пробы с учетом наличия внезапных и постепенных СО. Доказана их правильность с помощью имитационного моделирования (погрешность не более 1,8 %) и адекватность сравнением с реальным процессом (погрешность 1 %). Расширен метод моделирования многокомпонентных ПС с учетом КТС, основанный на использовании теории ПМП с общим ФПС и метода суперпозиции ПМП. Это позволяет создавать модели ТО по состоянию многокомпонентных ПС на базе разработанных моделей КТС однокомпонентных ПС.

3. В явном виде получены аналитические выражения для стационарных характеристик надежности и экономической эффективности многокомпонентной ПС с учетом проведения КТС. Полученные аналитические выражения позволили определить функциональную зависимость параметров эффективности многокомпонентной ПС от периодичности КТС.

4. Разработана структура АСПР УПП ТО ПС со СО с учетом КТС на основе метода иерархий. Ядром данной системы послужили блоки СППР по выбору закона распределения СВ и/или его параметров и по определению оптимальной периодичности контроля.

5. Формализована задача оптимизации периодичности КТС ПС со СО и предложен метод решения задачи оптимизации периодичности проведения покомпонентного КТС многокомпонентной ПС. Метод позволяет провести как векторную, так и скалярную оптимизацию периодичности КТС.

6. Проведена оптимизация периодичности поблочного КТС установки пайки волной припоя «WS330-SF» Essemtec. В результате оптимизации удалось определить режим ТО по состоянию, при котором процент брака из-за дефектов пайки снижается с 10,2 % до уровня 3,6 % - 6,9 % (зависит от цели оптимизации).

7. В ООО «Конструкторское бюро коммутационной аппаратуры» внедрены на производство методика выбора оптимальной периодичности КТС и программные модули разработанной АСПР.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Обжерин Ю.Е. Модель многокомпонентной системы со скрытыми отказами и покомпонентным контролем / Ю.Е. Обжерин, А.Н. Никишенко // Оптимизация производственных процессов: Сб. научн. тр. — Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2011.

— Вып.13. — С.95— 101.

2. Обжерин Ю.Е. Полумарковская модель многокомпонентной системы на основе характеристик отдельных компонентов / Ю.Е. Обжерин, А.Н. Никишенко // Неразрушающий контроль и диагностика: Сб. научн. тр. — Минск, 2012. — Вып.4.

— С. 3—13.

3. Obzherin Yu., Nikishenko А. Semi-Markovian Model of Restorable System with Latent Failures with Condition Monitoring of Samples Method. European International Journal of Science and Technology, Vol. 2 No. 6, July 2013, pp. 143 — 152.

4. Никишенко А.Н. Оптимизация процесса контроля плотности флюса в блоке пенного флюсования / А.Н. Никишенко// Сборник научных трудов НГУ. Д.: Национальный горный университет — Днепропетровск, 2013. — Вып.41. — С. 72 —78.

5. Никишенко А.Н. Полумарковская модель покомпонентного контроля скрытых отказов в двухкомпонентной системе / А.Н. Никишенко // Оптимизация производственных процессов: Сб. научн. тр. — Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2013.

— Вып. 14. — С. 40 — 45.

6. Обжерин Ю.Е. Эффективность многокомпонентной системы со скрытыми отказами и покомпонентным контролем / Ю.Е. Обжерин, А.Н. Никишенко // Прикладные задачи математики и механики: матер. 19-ой междунар. науч.-техн. конф., Севастополь, 12 — 16 сент. 2011г. — Севастополь, 2005. — С. 141 — 144.

7. Обжерин Ю.Е. Определение стационарных характеристик надежности двухкомпонентной системы со скрытыми отказами и покомпонентным контролем / Ю.Е. Обжерин, А.Н. Никишенко // Стратегия качества в промышленности и образовании: матер. 7-ой междунар. науч.-техн. конф., Варна, Болгария, 3 — 10 июня 2011 г. —Варна, 2011, —С. 196 — 199.

8. Обжерин Ю.Е. Полумарковская модель многокомпонентной технической системы с покомпонентным контролем / Ю.Е. Обжерин, А.Н. Никишенко // Автоматика—2011: матер. 18-ой междунар. конф. по автоматическому управлению, Львов, 28 — 30 сент. 2011 г. — Львов, 2011. — С. 171 — 172.

9. Никишенко А.Н. Об одном интеграле, встречающемся в теории надежности / А.Н. Никишенко // Прикладные задачи математики и механики: матер. 20-ой междунар. науч.-техн. конф., Севастополь, 10 — 14 сент. 2012 г. — Севастополь, 2012, —С. 95 — 100.

10. Обжерин Ю.Е. Использование метода суперпозиции для определения стационарных характеристик надежности производственной системы со скрытыми отказами / Ю.Е. Обжерин, А.Н. Никишенко // Стратегия качества в промышленности и образовании: матер. 8-ой междунар. науч.-техн. конф., Варна, Болгария, 8 — 15 июня 2012 г. — Варна, 2012. — С. 465 — 467.

11. Никишенко А.Н. Полумарковская модель многокомпонентной производственной системы со скрытыми отказами и покомпонентным контролем / А.Н. Никишенко // Автоматизация: проблемы, идеи, решения: матер, междунар. науч.-техн. конф., Севастополь, 3 — 7 сент. 2012 г. — Севастополь, 2012. — С. 101

— 102.

12. Обжерин Ю.Е. Полумарковская модель многокомпонентной производственной системы со скрытыми отказами и покомпонентным контролем / Ю.Е. Обжерин, А.Н. Никишенко // Автоматизация: проблемы, идеи, решения: матер, междунар. науч.-техн. конф., Севастополь, 3 — 7 сент. 2012 г. — Севастополь, 2012. — С. 267 — 268.

13. Обжерин Ю.Е. Полумарковская модель процесса контроля исходного сырья, промежуточных шихт и конечной продукции / Ю.Е. Обжерин, А.Н. Никишенко // Системный анализ и синтез процессов в металлургии и

машиностроении: матер, междунар. науч.-техн. конф. ИТММ-2013, Днепропетровск, 26 — 28 марта 2013 г. — Днепропетровск, 2013. — С. 9 — 11.

14. Никишенко А.Н. Моделирование процесса контроля плотности флюса в установке пайки волной припоя / А.Н. Никишенко // Автоматика—2013: матер. 18-ой междунар. конф. по автоматическому управлению, Николаев, 25 — 27 сент. 2013 г. — Николаев, 2013. — С. 228 — 22. 228 — 229.

15. Никишенко А.Н. Автоматизированный процесс контроля установки пайки волной припоя / А.Н. Никишенко // Автоматизация: проблемы, идеи, решения: матер, междунар. науч.-техн. конф., Севастополь, 9 — 13 сент. 2013 г. — Севастополь, 2013. — С. 159 — 160.

16. Никишенко А.Н. Сравнение различных стратегий проведения контроля плотности флюса в системе пайки волной припоя / А.Н. Никишенко // Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций РТ-2013: матер. 9-й междунар. науч.-техн. конф., Севастополь, 22 — 26 апреля 2013 г. — Севастополь, 2013. — С. 259.

17. Никишенко А.Н. Моделирование работы блока флюсования в установке пайки волной припоя / А.Н. Никишенко // Радиоэлектроника и молодежь в 21 веке: матер. 17-го междунар. молодежного форума., Харьков, 22 — 24 апреля 2013 г. — Харьков, 2013. — С. 143 — 144.

АНОТАЦ1Я

Шюшенко О.М. Оптимпащя перюдичносп автоматизованого контролю багатокомнонентних виробничих систем з прихованими вщмовами. — Рукопис.

Дисертащя на здобутгя наукового ступеня кандидата техшчних наук за спещальшстю 05.13.07 — Автоматизацш процеав управлшня — Севастопольський нацюнальний техшчний ушверситет, м. Севастополь, 2014

Дисертацшна робота присвячена досшдженню впливу перюдичносп контролю техшчного стану блоюв складно! виробничо! системи на надшшсть та економ!чну ефектившсть и функцюнування. Метою дисертацшного дослщження с тдвшцення над1йносг1 та eкoнoмiчнoi ефективносп багатокомпонентних виробничих систем за рахунок оппаизацп перюдичносп календарного техшчного контролю наявносп прихованих вадмов виробничих систем на основ1 розроблених математичних моделей.

Для визначення впливу перюдичносп контролю на параметри системи розроблеш нашвмарювсыа модел1 процесгв контролю техшчного стану методом взяття проби промислових систем з прихованими вщмовами. Результатами моделювання стали анал1тич1П р1вняння, що визначають функд10нальну залежшсть вад перюдичносп контролю критер11в над1йност! та економ1чно1 ефективносп системи. Правильтсть побудованих моделей доведена за допомогою ¡мггацшного моделювання, адекваппсть — пор1внянням з результатами пасивного виробничого експеримешу.

Поставлена задача векторно!' i скалярно! оптим1заци перюдичносп контролю техшчного стану блоив складно1 системи. Розроблено структуру автоматизовано! системи прийняття ргшень при управлшн! техшчним обслуговуванням виробничо!

системи з прихованими вщмовами, основным блоком якоГ стала розроблена система шдтримки прийнятгя рппень з внзначення оптимально! перюдичносп контролю.

Методами ф1зичного експерименту 1 статистичного анал1зу визначено стати стичш параметри блоив установки пайки хвилею припою. Проведена оптишзац1я перюдичносп поблочного контролю на установщ. Визначеш оптимальш тактики проведения техшчного обслуговування за станом для системи.

Клгочов1 слова: контроль техшчного стану, прихований вщмова, опттпзащя, нашвмарювська модель.

АННОТАЦИЯ

Никишенко А.Н. Оптимизация периодичности автоматизированного контроля многокомпонентных производственных систем со скрытыми отказами. — Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.07 — Автоматизация процессов управления — Севастопольский национальный технический университет, г. Севастополь, 2014 г.

Диссертационная работа посвящена исследованию влияния периодичности контроля технического состояния блоков сложной производственной системы на надежность и экономическую эффективность ее функционирования. Целью диссертационного исследования является повышение надежности и экономической эффективности многокомпонентных производственных систем за счет оптимизации периодичности календарного технического контроля наличия скрытых отказов производственных систем на основе разработанных математических моделей.

Для определения влияния периодичности контроля на параметры системы разработаны полумарковские модели процессов контроля технического состояния методом взятия пробы производственных систем со скрытыми отказами. Результатом построения моделей стали аналитические выражения, определяющие функциональную зависимость от периодичности контроля критериев надежности и экономической эффективности системы. Правильность построенных моделей доказана с помощью имитационного моделирования, адекватность — сравнением с результатами пассивного производственного эксперимента.

Поставлена задача векторной и скалярной оптимизации периодичности контроля технического состояния блоков сложной системы. В качестве целевой функции использованы полученные критерии надежности и экономической эффективности многокомпонентной системы.

Разработана структура автоматизированной системы принятия решений при управлении техническим обслуживанием производственной системы со скрытыми отказами, основным блоком которой стала разработанная система поддержки принятия решений по определению оптимальной периодичности контроля.

Методами физического эксперимента и статистического анализа определены статистические параметры блоков установки пайки волной припоя. Проведена оптимизация периодичности поблочного контроля на установке. Определены оптимальные тактики проведения ТО по состоянию в данной системе.

Ключевые слова: контроль технического состояния, скрытый отказ, оптимизация, полумарковская модель.

ABSTRACT

Nikishenko AN Optimization of the period of automated monitoring of manufacturing systems with latent failure. — Manuscript.

Dissertation for getting candidate degree in technical sciences in the specialty 05.13.07 — Automation of technological processes — Sevastopol National Technical University, Sevastopol, 2014

The dissertation is devoted to studying the impact of the condition monitoring period on the reliability and efficiency of the manufacturing system. The aim of this research is to increase of reliability and efficiency of multicomponent manufacturing systems with latent failure by optimization of the period of condition monitoring.

The semi-Markov models of the condition monitoring of manufactures system with latent failures are developed. The analytical equations that determine the functional dependence of reliability and efficiency of the simple and multi-component system from the monitoring period are found.

The task of the vector and scalar optimization of the monitoring period of the system is presented. The structure of automated system of management decisions taking of maintenance of manufactures system with latent failures is designed.

The parameters of the blocks of wave soldering machine by methods of physical experiment and statistical analysis are determined. The optimal monitoring period and maintenance tactics for this machine are found.

Keywords: condition monitoring, latent failure, optimization, semi-Markov model.

Подписано в печать 15 сентября 2014 г.

Формат 60x90/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Объем 1.05 авт.лист. Заказ № 9. Тираж 100 экземпляров.

Издательство СевНТУ, 299053, г. Севастополь, ул. Университетская, 33, Студгородок, НМЦ

т. +7(8692)253-210