автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение работоспособности мобильных машин в структурах агропромышленного комплекса на основе ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта

На правах рукописи

Озорнин Сергей Петрович

УДК 631.173.4.004,5

ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ МОБИЛЬНЫХ МАШИН В СТРУКТУРАХ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА НА ОСНОВЕ СИТУАЦИОННО-КОМБИНИРОВАННОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И

РЕМОНТА

Специальность 05.20.03 - Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Новосибирск2005

Работа выполнена в Читинском государственном университете и Иркутском государственном техническом университете в период с 1978 по 2004 гг.

Научный консультант

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

- доктор технических наук, профессор Федотов Александр Иванович

- доктор технических наук, профессор Альт Виктор Валентинович

- доктор технических наук, профессор Привалов Петр Васильевич

- доктор технических наук, профессор Храмцов Николай Васильевич

Иркутская государственная сельскохозяйственная академия (ИрГСХА)

Защита состоится

(Т6.059.С

2005 г. в

/О

ДО

часов на заседании

диссертационного совета Д 0СГ6.059.01 при Государственном научном учреждении Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства по адресу: 630501, п. Краснообск, Новосибирского района, Новосибирской области, ГНУ СибИМЭ СО РАСХН.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке СибИМЭ. Телефон для справок: 48 - 08 - 49.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета СибИМЭ.

Автореферат разослан <•

2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Утенков Г.Л.

\ЪПО

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Средства механизации технологических процессов сельскохозяйственного производства являются наиболее важным и крупным подкомплексом АПК, структура которого сложилась преимущественно из парков мобильных машин (ПММ) различного назначения, играющих определяющую роль в обеспечении своевременного и полнообъемного выполнения большинства технологических процессов в растение- и животноводстве.

Поддержание надежности и обеспечение работоспособности мобильных машин (ММ) в эксплуатации во многом зависит от своевременности и эффективности выполнения комплекса технических воздействий, прежде всего, технического обслуживания (ТО) и текущего ремонта (ТР).

Общепринятая система планово-предупредительных ремонтов (система ППР) в полной мере не оправдывает своего назначения из-за недостаточной адаптивности, чрезмерной жесткости структуры, затратного характера реализации и детерминированного подхода к формированию и использованию нормативов периодичности и трудоемкости технических воздействий. Время простоев ММ из-за отказов и по другим техническим причинам составляет до 30 % фонда их рабочего времени. Это приводит к снижению качества функционирования ПММ, из-за чего не соблюдаются сроки выполнения полевых работ, увеличиваются потери сельскохозяйственной продукции.

Существенным, почти неиспользованным резервом повышения работоспособности ММ является применение информационных технологий, позволяющих обрабатывать информационные потоки и формировать информационную базу технической эксплуатации машин, включающую информационно-справочные базы данных, системы диагностики и прогнозирования технического состояния ММ, системы выработки и анализа управленческих решений.

Проблема совершенствования и повышения эффективности систем поддержания и восстановления работоспособного состояния (СПВРС) ПММ за счет разработки и внедрения комплекса информационных и технологических процессов организации ТО и ТР ММ в структурах АПК имеет важное народнохозяйственное значение, а поиски ее решения вступают в противоречие с недостатком знаний о закономерностях процессов формирования информационных потоков, характеризующих условия эксплуатации, изменения технического состояния мобильных машин и их связей с показателями эффективности СПВРС. Взаимосвязи информационных потоков в СПВРС с качеством функционирования парков мобильных машин изучены недостаточно, отсутствуют какие-либо количественные характеристики оценочных показателей.

В связи с этим постановка исследований, направленных на решение проблемы повышения работоспособности и, в целом, качества функционирования ММ в структурах АПК на основе ситуационно-комбинированного об-

НАЦИОНАЛЬНА»! БИБЛИОТЕКА I

¿"■гм!

служивания и ремонта (СКОР), как подсистемы СПВРС, с использованием информационных технологий является актуальной и имеет важное народнохозяйственное значение.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом отраслевой научно-технической программы «Совершенствование организации и технологии технического сервиса парков машин в сельскохозяйственном производстве». Результаты ее реализации использованы при формировании региональной программы восстановления промышленного потенциала Забайкалья «Комплексное обеспечение качества продукции машиностроительного назначения Забайкальского региона». Выполненные исследования явились основой для госбюджетной темы Читинского государственного университета «Совершенствование систем технического обслуживания дорожно-строительных машин, эксплуатируемых в условиях холодного климата, с целью приближения их к фирменному обслуживанию» (№ ГР 01994356541) и разработки планов НИР ЧитГУ.

Рабочей гипотезой, принятой в качестве исходной для решения сформулированной проблемы, явилось предположение о том, что существенное повышение работоспособности ММ в структурах АПК может быть достигнуто за счет использования подсистемы ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта, в которой основными связующими звеньями между уровнем работоспособности, условиями эксплуатации, динамически изменяющимся техническим состоянием и качеством функционирования мобильных машин являются организованные информационные потоки.

Цель исследования. Обосновать эффективные методы и средства повышения работоспособности мобильных машин при эксплуатации в структурах АПК на основе применения подсистемы ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта.

Объект исследования. Процесс обеспечения работоспособности мобильных машин в структурах АПК на основе реализации принципов подсистемы ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта.

Предмет исследований. Закономерности, взаимосвязи, количественные характеристики и статистические оценки процесса изменения работоспособности мобильных машин в структурах АПК.

Методы исследований. Общая методология исследований основана на системном подходе. Исследования проводились с использованием математического моделирования, математических методов теории вероятностей, численных методов математического анализа, исследования операций, теории надежности машин, логистики, дисперсионного и технико-экономического анализа, а также методов теории информации. При проведении экспериментальных исследований использовались методы длительных эксплуатационных испытаний на надежность, методы имитационного моделирования условий эксплуатации ММ и процессов изменения их технического состояния, а также технического обслуживания и ремонта ПММ. Обработка полученных экспериментальных данных осуществлялась при помощи вероятностных ме-

тодов и методов математической статистики (корреляционного, регрессионного, кластерного и дискриминантного, а также анализа временных рядов). При этом использованы математические пакеты Mathcad 11 и Statistica 5.0.

Исследования выполнялись в рамках научно-технических программ, связанных с повышением надежности сельскохозяйственной, автомобильной, строительной, дорожной техники по темам, ориентированным на разработку более совершенных систем управления надежностью машин в эксплуатации, систем технического обслуживания и ремонта парков машин, на разработку систем поправочных коэффициентов к нормативам периодичности и трудоемкости обслуживания и ремонта машин. Исполнителем, ответственным исполнителем или научным руководителем являлся диссертант. Основные из этих тем: per. № 01810011283, инв. № 02830045239; per. № 0183005658, инв. № 0286673432 выполнены при непосредственном участии диссертанта под руководством проф. A.M. Шейнина; per. № 01822014450, инв. № 02850020078; per. № 01890017831, инв. № 02900015095 выполнены при участии и научном руководстве диссертанта.

Научную новизну представляют:

- методологические положения, включающие комплекс технологических процессов подсистемы ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта мобильных машин с информационным мониторингом условий эксплуатации и технического состояния ММ, оптимизируемый с использованием показателя качества функционирования;

- совокупность математических моделей мобильных машин, технологических и информационных процессов, используемая для оценки эффективности комплекса технологических процессов ТО и ремонта, применяемого для обеспечения работоспособного состояния парков мобильных машин;

- закономерности изменения плотностей информационных потоков и формирования динамических информационных полей, используемых для повышения работоспособности мобильных машин, включающие параметры технического состояния и результаты диагностирования ММ, зависящие от показателей условий их эксплуатации.

Практическая значимость работы заключается в повышении работоспособности мобильных машин за счет применения принципов подсистемы ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта, в основу разработки которых заложен комплекс информационных и технологических процессов, позволяющий сократить простои машин в ТО и TP, снизить расход запасных частей, топлива, масел и других эксплуатационных материалов. Разработанные методические рекомендации способствуют повышению эффективности и качества функционирования парков мобильных машин в структурах АПК.

Результаты исследований могут быть использованы директивными органами и структурами АПК при организации эффективной технической эксплуатации парков мобильных машин АПК, разработке технологии технического сервиса парков мобильных машин, проектировании и организации ра-

боты предприятий технического сервиса, разработке рекомендаций машиностроительным предприятиям по повышению контролепригодности и эксплуатационной надежности мобильных машин, а также вузами при организации учебного процесса подготовки инженеров-механиков и сервисных инженеров для сельскохозяйственного производства и других хозяйственных отраслей, использующих мобильную технику.

Реализация результатов исследований. Материалы исследований одобрены Комитетом сельского хозяйства и продовольствия администрации Читинской области, внедрены в технической службе МУП ЧитарегионОПР и РСТП Приаргунского района Читинской области, а также в ряде эксплуатационных предприятий ГУЛ «Читинские автомобильные дороги». Результаты исследований приняты к внедрению Министерством сельского хозяйства и продовольствия Республики Бурятия. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе на автотранспортном факультете Читинского государственного университета.

Апробация результатов исследований. Результаты исследований докладывались и получили одобрение на V - УП-й (1979 - 1981 гг.), XII -ХУ1-Й (1985 - 1990 гг.) научно-технических конференциях Читинского политехнического института, обсуждались на ХХУШ-й (1978 г.) научно-технической конференции Саратовского политехнического института, на ХХХХ1-Й (1983 г.) и на ХХХХП-й (1984 г.) научно-исследовательских конференциях Московского автомобильно-дорожного института (МАДИ), где также были одобрены. В 1986 г. материалы исследований были доложены на VI Республиканской конференции по качеству Минавтодора РСФСР в г. Верхний Уфалей, Свердловской области. Результаты исследований рассмотрены и одобрены на XVIII - ХХ1У-Й научно-технических конференциях ЧитПИ, ЧитГТУ, ЧитГУ, на международных конференциях: «АГРОИНФО -2003», РАСХН. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 22 - 23 октября 2003 г.; X Международная научно-практическая, ВлГУ, г. Владимир, 27 - 29 мая 2004 г.; на конференциях государственного и регионального уровней: II межрегиональная научно-практическая конференция, ЧитГТУ, г. Чита, 5-6 декабря 2002 г.; III межрегиональная научно-практическая конференция, ЧитГУ, г. Чита, 23 - 24 октября 2003 г.; Межрегиональная научно-техническая конференция, БрГТУ, г. Братск, 19-23 апреля 2004 г.; 1У Межрегиональная научно-практическая конференция «Кулагинские чтения», ЧитГУ, г. Чита, 30 ноября - 1 декабря 2004 г.; на заседаниях научно-технических советов: Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Бурятия, Комитета сельского хозяйства и продовольствия Читинской области; на заседаниях ученых советов ЧитГУ, Читинского аграрного института (филиала ИрГС-ХА); на заседаниях кафедр: «Автомобильного транспорта» и «Строительные и дорожные машины» ЧитГУ, «Эксплуатации МТП» и «Ремонта машин» ИрГСХА; на научных семинарах МАДИ, СибАДИ, ИрГТУ, ИрГСХА, БГСХА, ЧитГУ.

Публикации. По результатам исследований опубликовано около 40

работ общим объемом 54 п. л., в том числе монография (14,3 п. л.), два учебных пособия (5,54 и 6,85 п. л.) с грифом ДВ РУМЦ по инженерному образованию, методические рекомендации (2,8 п. л.) для практического применения подсистемы СКОР ПММ с использованием результатов исследований.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Содержит 393 страницы машинописного текста, 83 рисунка и 38 таблиц. Библиография состоит из 447 наименований (включая труды автора). В приложениях приведены документы, отражающие уровень практического использования результатов исследований и расчетно-информационные материалы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность исследования и сущность научной проблемы, определены цель и направления исследований, изложена общая характеристика работы и научная новизна, приводятся сведения о результатах апробации и внедрении основных положений, выносимых на защиту.

Первая глава посвящена анализу исследований в области технической эксплуатации мобильных машин отечественного и зарубежного производства, обслуживания их основных систем, агрегатов и узлов. Здесь же дан анализ исследований в области теории обслуживания сложных технических систем и их элементов, методов оптимизации периодичности технического обслуживания парков машин, определены направления и сформулированы задачи исследования.

Большой вклад в развитие теоретических основ технической эксплуатации и диагностирования машин внесли Ф.Н. Авдонькин, В.А. Аллилуев, В.В. Альт, И.Н. Аринин, В.И. Вельских, И.А. Биргер, А.Д. Борц, Г.В. Веде-няпин, Г.Ф. Верзаков, A.C. Гальперин, П.П. Герасимов, Н.Я. Говорущенко, Н.С. Ждановский, A.B. Колчин, A.M. Криков, В.М. Лившиц, А.Б. Лурье, В.М. Михлин, Л.В. Мирошников, A.B. Мозгалевский, А.Х. Морозов, A.B. Николаенко, Н.С. Пасечников, П.П. Пархоменко, В.Т. Порхалев, П.В. Привалов, А.Э. Северный, А.И. Селиванов, К.Ю. Скибневский, И.П. Терских, Б.А.Улитовский, А.И. Федотов, М.А. Халфин, A.M. Харазов, Н.В. Храмцов, Н.В., С.С. Черепанов, В.И. Черноиванов, М.В. Шахмаев, A.M. Шейнин, М.И. Юдин и другие ученые.

Исследования ГОСНИТИ, ЦНИИОМТП, СибИМЭ и других организаций, а также опыт эксплуатации ММ, накопленный за ряд последних лет, показывают, что система ТО и ремонта машин в сельском хозяйстве нуждается в совершенствованиии. Основными причинами этого являются увеличение среднего возраста ММ с 5,2 до 10... 15 лет при остаточной годности 30... 40 %; значительное снижение эксплуатационной надежности машин; отсутствие у 50...70 % сельских товаропроизводителей материально-технологической базы диагностирования, ТО и ремонта ММ; недопустимое

снижение роли инженерной службы по ТО и ремонту ММ; недостаточное использование возможностей новых технологий, особенно информационных.

Результаты исследований ученых ГОСНИТИ В.И. Черноиванова, А.Э. Северного, М.А. Халфина, С.С. Черепанова и др. доказывают, что у действующей системы ППР имеются конкурирующие альтернативы. Одна из них заключается в возможном и обоснованном сокращении объема профилактических работ без уменьшения суммарного объема ремонтно-обслуживаю-щих воздействий. При этом авторы рекомендуют придерживаться определенных правил, основанных на ранжировании операций ТО по значимости с выделением ключевых, учитывающих надежность машин и финансовые возможности их владельцев, а также климатические условия региона.

Разработка новых систем обеспечения работоспособности ММ в изменившихся условиях хозяйствования структур АПК должна учитывать разнообразие потребностей и возможностей сельских товаропроизводителей. Создаваемый рынок услуг технического сервиса необходимо ориентировать на формирование различных альтернатив с учетом природно-климатических и производственно-экономических условий регионов. В ряде работ А.Е. Нем-цева, С С. Черепанова, В.И. Черноиванова и М.И. Юдина приводятся основные положения по разработке системы технического сервиса машин в структурах АПК.

Исследованиями ГОСНИТИ установлено, что доля затрат на технический сервис машин в сельскохозяйственной отрасли достигает 20... 25 % от их балансовой стоимости, а затраты на ТО и ремонт машин составляют 7,5 % стоимости валовой продукции, причем около 50 % этих затрат включает стоимость запасных частей. Порядка 38... 42 % от всех затрат на ТО и ремонт тракторов и 56... 65 % комбайнов приходится на устранение последствий отказов и ТР. Приведенные данные показывают, что значительная доля средств расходуется на устранение последствий отказов машин при восстановлении их работоспособности. Затраты же на ТО составляют значительно меньшую долю: для тракторов в три раза, а для зерноуборочных комбайнов -в двадцать. Это указывает на то, что большинство отказов не предупреждается своевременным выполнением профилактических воздействий. Отсюда следует, что приоритетным направлением технической эксплуатации машин должно являться повышение их безотказности в процессе эксплуатации, т.е. повышение качества функционирования.

Сложность взаимодействия деталей машин, различные условия их эксплуатации, установившаяся практика ТО и ремонта и многие другие, не поддающиеся учету факторы (в том числе человеческий), приводят к тому, что разброс времени безотказной работы элементов машин весьма значителен. Процессы наблюдения, сбора и обработки статистической информации об отказах машин имеют большую длительность, достаточно сложны и дорогостоящи. Поэтому в большинстве случаев статистические методы решения оптимизационных задач оказываются неприемлемыми.

Критерием оптимизации при решении экстремальных задач эксплуата-

ции машин чаще всего служит минимум удельных суммарных затрат на ТО и ремонт, а также затрат на компенсацию потерь из-за снижения производительности машин и повышения расхода ГСМ вследствие износа деталей, что не в полной мере и односторонне отражает суть происходящих процессов.

Для достижения поставленной цели обоснования эффективных методов и средств повышения работоспособности мобильных машин при эксплуатации в структурах АПК на основе применения подсистемы ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта необходимо решить следующие задачи.

Задачи исследования:

- обосновать показатель качества функционирования мобильных машин в структурах АПК и разработать методологические положения подсистемы ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта ММ с использованием информационного мониторинга условий их эксплуатации и изменений технического состояния;

- разработать совокупность математических моделей мобильных машин и оптимизации параметров комплекса технологических процессов подсистемы ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта ММ, оценить влияние изменения технико-эксплуатационных показателей (ТЭП) на качество функционирования мобильных машин в структурах АПК, выявить закономерности изменения плотностей информационных потоков и формирования динамических информационных полей показателей условий эксплуатации, параметров технического состояния и результатов диагностирования ММ;

- обосновать состав, структуру, технологию использования комплекса технических средств информационного мониторинга условий эксплуатации и технического состояния мобильных машин;

- разработать методику реализации комплекса технологических процессов подсистемы ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта мобильных машин в условиях районных сервисных технических пунктов (.РСТП);

- оценить влияние подсистемы ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта на параметры сущестующей СПВРС парков мобильных машин в структурах АПК;

- провести оценку эффективности реализации основных результатов исследований.

Во второй главе приведено обоснование необходимости совершенствования СПВРС ММ, а также показателя оценки качества функционирования мобильных машин, описание математических моделей процессов функционирования мобильных машин в различных условиях эксплуатации и технологических процессов ТО и ремонта ММ с использованием информационного мониторинга условий их эксплуатации и изменений технического состояния.

Сфера технической эксплуатации мобильных машин отнесена к кате-

гории сложных организационно-технических систем (СОТС), поскольку в ней задействованы различные технические объекты (машины, технологическое и диагностическое оборудование) и люди, управляющие этими объектами непосредственно, а также организующие управление процессами ТО, диагностики, текущего ремонта и другими, сопутствующими подсистемами.

В исследуемых сложных технических системах (СТС) и СОТС определены наиболее существенные признаки, отражающие их основные свойства. С помощью этих признаков выполнена оценка структурных показателей исследуемых систем, а также качества их функционирования. При этом определено, что структура систем полностью характеризуется способами функционального взаимодействия их элементов, поведение в эксплуатации — комплексными показателями надежности, а качество функционирования ПММ - показателями работоспособности и безотказности ММ, а также комплексным показателем качества функционирования.

Взаимодействие СОТС и условий среды эксплуатации ММ представлено в форме материальных и информационных потоков, поступающих из среды к СОТС, и потоков, возвращаемых от СОТС в среду. Формальным назначением СОТС является преобразование поступающих из среды эксплуатации информационных и материально-энергетических потоков в потоки услуг, способствующие повышению качества функционирования ММ и удовлетворению потребности в их ТО и ремонте при эксплуатации.

Изменение качества функционирования ПММ зависит от комплексного воздействия многих факторов (рис.1), системное рассмотрение которых позволило выявить особенности их взаимодействия.

Рис. 1 Системообразующие факторы качества функционирования парка мобильных машин

К входным системообразующим факторам качества функционирования парков ММ отнесены: ресурсные параметры Э, (ПРФ), технологические параметры ТО и TP - О, (ПСКОР), а также параметры информационного обеспечения И„ (ПИО). Выход из этой «пирамиды качества» образован показателем качества функционирования мобильных машин ПММ (ПКФ).

Для целей анализа функциональных связей между процессами эксплуатации мобильных машин, их системами и элементами, а также для оценки степени воздействия различных факторов, структура каждой ММ представлена в виде сложной технической системы СТС-ММ, состоящей из большого множества подсистем и элементов, условно принимаемых как неделимые единицы.

Структурно СТС-ММ (по функциональному назначению и связям образующих их систем, подсистем и элементов) разделена на три вида подсистем: 1) основные (системообразующие), выполняющие главные функции в СТС-ММ и характеризующие ее как единое целое; 2) последовательно вспомогательные, включенные фактически в ряд основных, только их отказы не вызываются, в отличие от основных систем, предельным состоянием; 3) параллельно вспомогательные, выполняющие вспомогательные функции в агрегатах мобильных машин и в СТС-ММ в целом.

При таком представлении этих систем и процессов отсутствуют крайне необходимые компоненты - информационные потоки, хотя получение и передача информации, естественно, подразумевается. Однако ни ее объем, ни другие характеристики во внимание, как правило, не принимаются. Потоки информации формируются стихийно (иногда дискретно, иногда стохастически), при этом выявляется ощутимый недостаток диагностической и другой эксплуатационной информации для полноценного описания технического состояния ММ.

В отличие от традиционного подхода, приведенная на рис. 2 схема отражает функциональные связи в СОТС «ЧФ - УСЭ ММ - ТС ММ - КФ ПММ», обеспечиваемые потоками необходимой информации. Системному рассмотрению подвергнуто взаимодействие через информационные потоки факторов, показателей и условий среды эксплуатации ММ, определяющих качество функционирования парков мобильных машин.

Техническое состояние мобильных машин {ТС ММ) изменяется под воздействием, с одной стороны, условий среды эксплуатации (элемент системы «УСЭ ММ»), с другой - под воздействием так называемого человеческого фактора (элемент системы «ЧФ»), Изменения ТС ММ в виде функции отклика (от передаются к элементу системы «КФ ПММ», оценивающему качество функционирования парка ММ с технической точки зрения. Данный элемент является связующим звеном структуры рассматриваемой системы. На него опосредованно оказывают информационное воздействие человеческий фактор (соуч) и условия среды эксплуатации (соуэ) мобильных машин.

Неблагоприятные для технического состояния и, соответственно, для качества функционирования ПММ воздействия ЧФ и УСЭ необходимо ком-

пенсировать с помощью управляющих воздействий подсистемы СКОР соу (элемент системы «УВ СКОР»), которые должны оказываться, прежде всего, непосредственно на ММ и опосредованно - на качество функционирования ПММ. Практически все элементы рассматриваемой системы функционально связаны между собой информационными потоками, причем управленческие процессы, отраженные на схеме, это фактически те же информационные потоки.

Рис. 2. Структурная схема информационных связей в СОТС «ЧФ - УСЭ ММ- ТС-ММ-КФ ПММ»

Характер поведения СТС-ММ предложено оценивать с помощью функции отклика Q, отражающей качество ее функционирования ФКстс-мм, которая выражена следующим образом:

ФКстс-мм ~ б

У=I

(1)

где ФКстс-мм - функция качества функционирования СТС-ММ; Тр6, - средний ресурс основного (базового) элемента системы; ЛТрб - рассеяние ресурса основной системы; С/Т - стоимость недолговечных элементов, заменяемых за

срок службы СТС-ММ с интенсивностью ; п - число системообразующих элементов; т - число замененных недолговечных элементов.

Для формализации поведения СТС-ММ в эксплуатации и формирования соответствующей математической модели произвольная техническая система представлена состоящей из п + 1 различных элементов. В этой системе один из элементов является основным, определяющим ресурс всей сис-

темы, а остальные п элементов такого ресурса не достигают и могут неоднократно заменяться в процессе эксплуатации системы.

Ресурс t, каждого элемента является случайной величиной и задается соответствующей функцией F,(t) и плотностью распределения f,(t):

F, (О = Р^<Трб\, (2) /, (О = (3)

где i = 0, 1, 2,..., и; Р - символ вероятности.

Вычисленными по выражению (2) значениями функции Ft(t) оцениваем вероятности отказа каждого из п рассматриваемых элементов системы, а значениями плотности распределения f,(t) - относительное количество отказов элементов за единицу наработки t,.

Для характеристики работоспособности, долговечности и других свойств надежности СТС-ММ, а также оценки величины затрат, связанных с заменой (восстановлением) недолговечных ее элементов, введен показатель качества функционирования СТС-ММ ПКФСТС_ММ, который определяем из соотношения

ШФстс-ш*-^> (4)

ыз

где toc,! - случайная величина, равная ресурсу основного системообразующего элемента СТС-ММ, мото-ч\ Сзвэ > 0 - случайная величина, отражающая затраты на замены (восстановление) недолговечных элементов СТС-ММ, руб

Таким образом установлено, что показателем качества функционирования СТС-ММ должна служить доля ресурса, приходящаяся на 1 руб. затрат, вложенных для его обеспечения, т.е. размерность показателя: мото-ч/руб Данный показатель позволяет оценивать эффективность затрат на обеспечение ресурса ММ.

Показатель качества функционирования СТС-ММ ПКФСТС_Ш является случайной величиной, имеющей некоторое среднее значение (математическое ожидание) ПКФстс-ш и определенное рассеяние <У пкф • Выраженный через удельную величину ресурса, отнесенного к величине затрат на замены (восстановление) недолговечных элементов, он с достаточной полнотой характеризуют поведение СТС-ММ в эксплуатации. При этом, безусловно, учитываются свойства неравнопрочности и неравной долговечности элементов машин. Этот показатель с некоторой корректировкой необходимо использовать и для оценки качества функционирования более сложных организационно-технических систем - парков мобильных машин.

Каждый отказ мобильной машины оцениваем в денежном выражении случайной суммой затрат и потерь при помощи следующего выражения:

Z0 =Сд+Ьзт-Тпр+{р„+Ркп)-Тпр , (5)

или 2и=Сд + (Ьм,+ря)-Т1Щ, (6)

где Z0 - случайная сумма затрат на восстановление и компенсацию потерь от

простоя ММ, руб.] Сл - стоимость новой (отремонтированной) детали (узла, агрегата), руб.\ - часовая тарифная ставка ремонтного рабочего, руб.; Тпр -время простоя ММ, затрачиваемое на поиск, обнаружение причин и устранение последствий отказа, ч; р„ - потери за 1 ч простоя ММ, руб.; рт - потери за 1 ч простоя всего комплекса (парка) машин (если его работоспособность зависит от работоспособности данной ММ), руб.

В связи с тем, что отказы деталей (узлов, агрегатов) машин возникают неоднократно, случайные потери X' (руб.) возрастают кратно числу отказов и составят

г'=мя,} • \сд + тпр \п,т+Рп+Р„)], (7)

где М{/гвД - математическое ожидание числа восстановлений элемента (узла, агрегата) за срок службы ММ.

При отказе п различных деталей (узлов, агрегатов) ММ случайные потери Ъ (руб.) составят

2 = Е 2' = £ М<А-} • IеМ, + Г,г, ■ (й - + Рп + Л. )1 • (8)

1-1

Для обобщенной экономической оценки качества функционирования парков ММ предложено использовать комплексный показатель качества функционирования КПКФПШ, отражающий долю среднего ресурса парка ММ, приходящуюся на 1 руб. затрат на устранение последствий отказов ММ и компенсацию их простоев в определенных условиях эксплуатации, оцениваемых соответствующими индексами жесткости: гэ г ,тэ *0 __ _ 1 0 и!

кпкФлии = _»=

ЗГ ЪЩК)\сД1+т„р1 -(йзм +Рп + Рк„)}

ПММ - Jmexu ~~ __г (9)

JЭ гтехн « ^

, и О, - соответственно экономическии и технический индексы жесткости условий эксплуатации ММ.

Критериальная оценка условий эксплуатации ММ в (г-х) территориальных единицах должна выполняться с помощью технического Л"'*" и экономического 1,э индексов жесткости условий эксплуатации машин. Для определения численных значений этих индексов получены математические выражения следующего вида:

•Т (10) ^ = (11)

*=I <=I /=1 /=1

где /= 1,2, ...,/- количество рассматриваемых территориальных единиц; £=1,2,..., К - количество рассматриваемых ситуаций эксплуатации ММ; ^ = 1,2, ..., Т— временные интервалы, рассматриваемые при проведении анализа (месяцы); / = 1,2, ..., Ь- количество технико-экономических показателей, учитываемых при анализе ситуаций эксплуатации ММ; - индекс

технической сложности работ в к-й ситуации и во временном интервале V, J?l - индекс экономической сложности работ во временном интервале t по технико-экономическому показателю /; м>к - коэффициент, учитывающий значимость каждой из рассматриваемых ситуаций эксплуатации ММ.

В результате анализа выражений (4) и (9) определено, что показатель качества функционирования ММ ПКФСТС_Мм при увеличении наработки (степени использования ресурса) экспоненциально уменьшается. Некоторый его рост на первых этапах использования ресурса ММ объясняется постепенной приработкой, стабилизацией процессов изнашивания элементов и кинематических пар, отсутствием отказов по причине износа элементов.

Рост случайных затрат на устранение последствий отказов и потерь от простоя ММ 2, (даже при сохранении неизменной величины среднего ресурса в парке ММ) приводит к уменьшению величины КПКФпш. Графическая ин-

Для количественной характеристики потери качества функционирования обслуживаемого сервисным предприятием парка ММ принята Quality loss function — функция потери качества функционирования (ФПКФ). Она определяет в какой степени реальный уровень качества функционирования ПММ отличается от целевого или планируемого уровня. При этом оговорено условие, что для каждого проектного параметра подсистемы СКОР (как основного механизма СОТС, отвечающего за качество обслуживания и ремонта ММ) существует такая функция, которая однозначно определяет зависимость между финансовыми потерями потребителя услуг подсистемы СКОР и отклонением величины основного параметра (периодичности обслуживания) от его оптимального целевого значения.

Мерой ФПКФ узла (агрегата) являются неэффективные финансовые затраты. Это распространено на ММ в целом и на парки ММ, обслуживаемые

согласно принципам подсистемы СКОР. Для примера проведен анализ потери качества функционирования двигателя внутреннего сгорания ММ из-за несоблюдения периодичности его обслуживания. Величина оптимальной периодичности обслуживания = ?0 определена для предела снижения мощности Ытт методом оптимизации из уравнения:

N = -+В-{а-1г0+ 0-(о+у)^тт, (12)

^о

где А, В — независимые коэффициенты; а, Р, у - коэффициенты, определяющие технологический процесс выполнения ТО; и - периодичность ТО.

Значения отдельных параметров функционирования ММ могут существенно различаться, также как свойства среды эксплуатации (природно-климатические и грунтовые условия, напряженность периода эксплуатации и т.д.) и производственно-технологические условия ТО и ремонта ММ. Поэтому, с учетом результатов исследований О.Та§исЫ (Генетьи Тагути), ФПКФ ММ в общем виде сформирована следующим образом:

ДО^М'о-*)2, (13)

где ЬОо) — величина потери качества функционирования ММ для параметра 10\ к - целевой параметр; 5 = = - стоимостной коэффициент потери качества функционирования ММ, руб/мото-ч. Здесь А и А0 - затраты соответственно обслуживающей фирмы и потребителя,руб.; А и До - допускаемые отклонения параметра Г0 от целевой величины соответственно для обслуживающей фирмы и потребителя, мото-ч.

С помощью ФПКФ парка ММ определяем финансовые потери вследствие завышенных производственных затрат на ТО и ремонт, снижения прибыли от эксплуатации ММ и общественные потери, являющиеся следствием отклонения проектного параметра от требуемой идеальной величины (в нашем случае от величины оптимальной периодичности обслуживания /о6о).

В случае симметричного распределения отклонений А и Ао функция Ь{1„) является параболой, симметричной относительно целевой величины параметра 10 - гор,, т.е. финансовые потери возрастают по мере увеличения относительного размера отклонения по отношению к оптимальной величине (рис. 4).

Процессы изнашивания элементов мобильных машин имеют стохастическую природу, поэтому суммарный износ машины также имеет случайный характер. Выбрав в качестве обобщающих характеристик работоспособности ПММ вероятность безотказной работы и комплексный показатель качества функционирования, приходим к заключению, что они изменяются вследствие действия случайных факторов. Характер этого изменения отражен на рис. 5 Изменение вероятности безотказной работы ММ построено по методике проф. С.С. Черепанова.

Рис. 4. Определение потерь и границ допусков потерь потребителя услуг технического сервиса (владельца ММ) и сервисного предприятия (РСТП) с помощью ФПКФ

Рис 5. Принципиальная схема снижения работоспособности мобильных машин и соответствующее изменение КПКФпмм

По своей сути ломаная линия 1 и обобщенная нелинейная зависимость 2 отражают процесс снижения работоспособности ММ, который носит слу-

17

чайный характер. Моменты времени tj, t2,.... t„, (tn<Tp) представляют собой математические ожидания моментов восстановления работоспособности с применением той или иной стратегии выполнения ремонтно-восстанови-тельных работ. Исходная работоспособность ММ представлена величиной Po(t): а предельно допустимое значение работоспособности (ему соответствует наработка Тр) - P„p(t).

В каждом периоде эксплуатации ММ объективно происходит снижение суммарной работоспособности вследствие изнашивания элементов. С учетом этого показано, что наиболее адекватно и полно характер снижения работоспособности ММ отражается экспоненциальным законом.

Определено, что для каждого периода эксплуатации ММ параметр экспоненциального закона а, имеет свое значение. При этом принято, что параметр а, является средним значением случайной функции изменения работоспособности отдельных ММ на данном периоде их эксплуатации.

Изменение работоспособности ММ выражено следующим уравнением:

р (О - PQ{t)-e-at , (14)

где P(t) — вероятность безотказной работы ММ в момент времени t; P0(t) — исходная вероятность безотказной работы ММ; а - параметр изменения работоспособности ММ (средняя суммарная интенсивность изнашивания элементов); t — время эксплуатации.

При проведении комплекса профилактических мероприятий (прежде всего ТО) изнашивание узлов и элементов замедляется, интенсивность потери работоспособности ММ снижается, что хорошо описывается именно экспоненциальным законом.

Наработка ti, рассматриваемая как случайная величина, характеризует время появления отказов наименее долговечных элементов ММ. Восстановление работоспособности в этот момент необходимо выполнить до величины P0(t) -pii, где /I/ - уровень восстановления работоспособности ММ:

Л (О

= (15)

Степень восстановления работоспособности ММ оцениваем величиной АР\ (О , которая определяется из выражения

АЛ(0 = ЛДО-О,-е-"'1'). (16)

Процессы снижения и восстановления работоспособности ММ повторяются в разные интервалы наработки с различными значениями уровней восстановления, что отражено на рис. 5 ломаной линией 1. Аналитическое обобщение этого процесса представлено следующими выражениями:

P(t,) = Л (О (17)

АРЛО = Pl_l(t).(Mi - е-"'1'). (18)

Значение вероятности безотказной работы ММ непосредственно после

/-го восстановления узлов и замены элементов будет

Л (О = Р.-1 (0-м9- (19)

Таким образом, ресурс ММ является функцией интенсивности изнашивания а,, степени восстановления работоспособности Л (Г) , начального Ро(0 и предельного Р„р(0 значений вероятности безотказной работы. В связи с тем, что процесс снижения работоспособности ММ имеет случайный характер, допустимо описание его как случайного процесса потери работоспособности (СППР) (нелинейная зависимость 2 на рис. 5). Этот процесс характеризуется только интенсивностью изнашивания узлов и элементов ММ и степенью восстановления их работоспособности, т.е.

СППР = ¡V [а , А Р (/)]. (20)

Момент пересечения случайного процесса СППР (зависимость 2 на рис 5) с горизонталью Р„р(0 определяет математическое ожидание ресурса ММ - Тр. Это объясняется тем, что ММ может использоваться только до определенных предельных значений Р^). Величина ресурса Тр в общем виде получена из выражения

Тр = ^[РДО. (0.^ ]• (21)

Случайный процесс снижения работоспособности парка ММ по всем рассматриваемым периодам протекает также по экспоненциальному закону с параметром снижения работоспособности Я, что отражено функцией

Р(Т) = Р0(О-е-лт. (22)

На обобщенный случайный процесс Ж снижения работоспособности парка ММ оказывает влияние множество факторов. Однако ни один из них определяющего воздействия на техническое состояние ММ не оказывает, поэтому результирующая величина ресурса ММ подчиняется нормальному закону распределения (кривая 4 на рис. 5). Плотность распределения ресурса Тр ММ определена по формуле

(Г-Т„)

Г / т \ 1 2 С,2 Г.!

ПТ')= 4г ш-у.-т, ' ■ <23>

где Т - текущее значение наработки ММ; V, - коэффициент вариации суммарного износа ММ.

Процесс изменения работоспособности ПММ, показанный на рис. 5 ломаной линией 1, сглаживается с помощью нелинейной зависимости 2. Условия сглаживания требуют, чтобы площади, ограниченные кривыми Р(0 по определенным интервалам ресурса ММ, были равны площади, ограниченной кривой Р(Тр). Аналитически это записано следующим образом:

¡Р(Т)4Т = }/>( 0Л + }Р2(0А + ... + "¡РЛ0Л- (24) 0 0 <„., После подстановки в данное уравнение выражения для определения

соответствующих функций, получено уравнение для определения параметра X экспоненциального закона, описывающего изменение технического состояния ПММ:

\рй{Т)-ехЧТ= ]ро(0-е"в| ''А+ )р„_,{1)-еа"Ы1. (25)

о о /, /„_,

Модели оптимизации периодичности контроля и ТО ММ разработаны на основе показателя качества функционирования, сформированного в виде критерия максимизации.

Целевую функцию при дискретных затратах на ТО и ремонт ММ в общем случае записываем в следующем виде:

где г = 1,2, ..., б — число видов групповых проверок (диагностирования) технического состояния ММ; ¡г= 1,2, ..., пг- число контролируемых параметров в г-м виде проверки (диагностирования); Р,г ,; 0°гр') - вероятность отказа по параметру при межконтрольной наработке 1т г и условии, что ремонтно-восстановительное воздействие назначается по оптимальному отклонению параметра Дгор<; „ ('„,.,■ ;Д°Р') - средний фактический используемый ресурс ММ при межконтрольной наработке г и также при условии, что ремонтно-восстановительное воздействие назначается по оптимальному отклонению параметра О1гор', мото-ч; А1Г - затраты на обслуживание при /, контролируемых параметров ММ, руб.; С,г - затраты на ремонт (восстановление) при г'г контролируемых параметров ММ, руб.\ В,г- затраты на контроль гг параметров ММ, руб.\КЛ*т,&Т) " среднее число проверок параметра Дг (диагностирований) за наработку

Для формирования контрольно-профилактической стратегии обслуживания ММ определены значения комплексного показателя качества функционирования отдельных машин при известных ¡т±г и соответствующих значениях ]УР'. Выбор оптимальной стратегии ТО и ремонта ПММ основан на сопоставлении величин КПКФ.

При непрерывном контроле (мониторинге) технического состояния ММ встроенными и другими техническими средствами удельные затраты Онк (руб/мото-ч) определяем по формуле

А-Рд+Сд-(1-Ед) В,

--+ (27)

где ^ - вероятность отказа встроенных диагностических средств за наработку 7* (при визуальном выявлении отказов приборов принимаем ¥д = 1); к - коэффициент использования технического ресурса ММ с учетом пределов отклонения параметров, допускаемых в эксплуатации; Вд - затраты на установку штатных и дополнительных приборов контроля технического состояния

ММ, руб.; - средний ресурс приборов контроля технического состояния ММ, мото-ч; Сд - затраты на ремонт ММ при использовании дополнительных и встроенных средств диагностирования, руб.

Целевая функция изменяет свой вид и величина КПКФ, обозначенная символом К, определяется по формуле

где ДГ')] - среднее увеличение издержек на непрерывный кон-

троль (мониторинг) технического состояния ММ и предупредительные замены их элементов, руб.

Стратегию технического обслуживания ММ, при которой дополнительные затраты на организацию мониторинга условий эксплуатации и технического состояния будут перекрываться доходом от эксплуатации поддерживаемого в работоспособном состоянии ПММ, будем считать оптимальной. Заранее установив допустимое предельное снижение качества функционирования ПММ с помощью КПКФ, получаем возможность быстрой и достоверной оценки анализируемых стратегий ТО и ремонта ММ.

В случаях, когда контроль какого-либо из элементов ММ невозможен или экономически нецелесообразен, эксплуатируем его без профилактики (на отказ). При этом средние затраты Оотк, (руб/мото-ч) на замены составят

где А,- стоимость замены г-го элемента с учетом монтажно-демонтажник работ, руб.; Т, > О - ресурс г-го элемента ММ, мото-ч.

Оптимальную периодичность гт,г регламентных замен подобных элементов ММ определяем с помощью следующей целевой функции

КПКФ,,. = шах ---^-1. Г30ч

Выбор оптимального или наиболее приемлемого для конкретных условий варианта стратегии замен элементов мобильных машин осуществляем после рассмотрения нескольких возможных значений ,л.

Логическая схема выбора стратегий профилактических и ремонтно-восстановительных воздействий подсистемы СКОР разработана на основе модели потери работоспособности ПММ, а также потери качества функционирования по другим показателям с учетом физики отказов ММ {рис. б). Схема реализована в практике работы РСТП, но она не является строгой инструкцией для принятия решений по организации ТО и ремонта ММ. С большей эффективностью эта схема используется при моделировании процессов обслуживания ПММ, организации мониторинга условий эксплуатации и изменения технического состояния ММ, а также при планировании работы сервисных и эксплуатационных предприятий.

Рис б Схема выбора профилактических и ремонтно-восстановитель-ных воздействий при реализации принципов подсистемы СКОР

Производственный процесс ТО и ремонта ММ с использованием принципов подсистемы СКОР не мыслится без информации и знаний. Знания -это управляющая информация. Возможность контроля над любым производственным процессом получает тот, кто контролирует управляющую информацию. Традиционно это производители, исполнители услуг и руководители. Однако на сегодняшний день появляются примеры того, что управлять информацией начинают потребители услуг технического сервиса. В отношении управления информацией и знаниями потребители услуг постепенно становятся ргоБитег - потребителями-производителями.

Процессы мониторинга условий эксплуатации ММ и изменения их технического состояния сопровождаются получением, обработкой и анализом потоков информации. При этом изменяется энтропия (неопределенность) состояния контролируемой системы (ПММ - РСТП, реализующий СКОР). Энтропия состояний системы будет тем меньше, чем больше информации будет получено и реализовано для раскрытия неопределенности. Из теории информации известно, что энтропия системы оценивается двоичным логарифмом (по числу возможных или оцениваемых состояний - работоспособна - неработоспособна). С учетом вероятности поступления информации о техническом состоянии парка ММ принято, что энтропия рассматриваемой сис-

темы определяется по формуле

Я(О = -£Л(О-1с>82Р,(О, (26)

где H(t) - энтропия системы ПММ - РСТГТ ко времени t\ P,(t) - вероятность обнаружения ПММ в /-м состоянии ко времени t; i = 1, 2,... , п - номер (количество) оцениваемых состояний ПММ.

Значение (количество) информации, необходимое для снятия неопределенности (антиэнтропийность), установлено величиной этой неопределенности, но с обратным знаком. После того как неопределенность технического состояния ПММ раскрыта поступающей информацией, она становится равной нулю, так как log2 1 = 0. Следовательно, количество информации, необходимой для постановки правильного диагноза любого технического объекта, должно равняться неопределенности состояния этого объекта перед его диагностированием.

В связи с большим разнообразием условий эксплуатации ММ, режимов их работы, динамический характер изменения технического состояния элементов и контролируемых параметров является случайным. Возможны скачкообразные изменения значений параметров из-за резкого изменения условий эксплуатации и нагрузочных режимов работы машин, в связи с усталостным изнашиванием отдельных элементов и перекомплектовкой деталей при устранении последствий отказов, а также при проведении плановых ремонт-но-восстановительных воздействий. Переходы отдельных машин и ПММ из одного состояния в другое в опреде пенные промежутки времени являются случайными событиями. Даже знание закономерностей изменения тех или иных параметров ММ в процессе ее работы, не позволяет с достаточной степенью точности предсказать моменты появления отказов тех или иных элементов, так как фактические предельные состояния одноименных сборочных единиц могут существенно отличаться от расчетных или среднестатистических данных.

Таким образом, количество информации, которую необходимо получать, обрабатывать, анализировать, накапливать и использовать для адекватной оценки изменений технического состояния парков машин становится невероятно большим. Это, вместе со случайным характером изменения технического состояния ММ, подтверждает необходимость осуществления мониторинга условий эксплуатации и изменения технического состояния ММ в составе ПММ. Обработка и анализ мониторинговой информации предопределяет использование информационных технологий.

Необходимый минимум информационного обеспечения принятия адекватных управленческих решений в структурах технического сервиса ПММ предложено определять с использованием самоорганизующихся карт (SOFM - self-organizing feature map) Кохонена.

Информационная сеть технической эксплуатации ПММ представлена в виде двусторонней SOFM (рис 7), узлы слева (узлы входа) которой отражают

входящие значения (параметры состояний ММ), представленные точками выборочных данных хь х^, ..., хт. Узлы справа (узлы выхода) дают карту организации информационных моделей входа после неконтролируемого процесса получения и передачи информации. Правая сторона на рис. 7 имеет вид одномерного множества, хотя в принципе она может быть представлена в виде множества двумерного. Каждый узел слева связан с каждым узлом справа через информационные связи переменного веса, отражающие антиэнтропийные свойства входных данных сети.

оыхцц

Рис. 7. Самоорганизующаяся карта информационной сети технической эксплуатации мобильных машин

Контролируемый процесс получения и преобразования информации в ЗОИМ выглядит следующим образом. Поступающий входной информационный вектор (начальное состояние ММ) содержит точки выборочных данных и образован узлами входа хт. Через связи входной информационный вектор передается к выходным узлам, активация которых зависит от значений и содержания входов. Могут быть активированы все узлы выхода, информация в этом случае просто размножится, а энтропия системы уменьшится незначительно. С целью оптимизации информационных потоков необходимо сжать исходную информацию. В данном случае используем принцип "победитель получает все", т е. активируем выходной узел с весами информационных связей, наиболее близкими к входному вектору информации.

На стадии преобразования информации веса связей левой и правой

ДК1ИВНЫЙ

информационный

узел (кластер)

сторон самоорганизующейся карты обновляем согласно следующего правила Кохонена

® „ = о) с + 7] -(X - со с) , (27)

где а>н - новая матрица весов информационных связей; а)с - старая матрица весов связей; А'-вектор входа; Л - параметр преобразования информации (О < 7 < 1), который с течением времени по мере преобразования информации уменьшается.

Обновлением весов связей определяем активный выходной узел с максимальными антиэнтропийными свойствами и его топологических соседей {рис. 7). В начале процесса преобразования информации рассматриваемая и анализируемая окрестность велика, а затем она постепенно уменьшается. Когда параметр преобразования информации 7 уменьшится до нуля, процесс преобразования прекращаем. Далее используем только ту информацию, которая сосредоточена в активном информационном узле. После преобразования большого количества входных векторов с помощью весов информационных связей определяем такие кластеры, в которых локальная функция плотности центров кластеров будет приближаться к вероятностной функции плотности входных информационных потоков. Веса информационных связей при этом определяем таким образом, что узлы выхода, участие которых в топологическом сходстве чувствительно к значению входного информационного потока, получают больший вес.

Таким образом, самоорганизующаяся карта позволила организовать выходные информационные узлы и представить их в виде кластера, содержащего наиболее ценную информацию.

Самоорганизующиеся карты - динамические системы, позволяющие изучать топологические отношения и абстрактные структуры в многомерных информационных потоках с помощью представления в пространстве (информационном поле) меньшей размерности. Такое представление является приближением локальной (вместо глобальной) плотности вероятности входных векторов информационных потоков. Маломерная самоорганизующаяся карта не может дать реальную плотность вероятности векторов входных информационных потоков в многомерном пространстве, но она показывает относительную плотность вероятности ограниченной области информационного поля по сравнению с ее окрестностью.

Сформирован математический алгоритм использования самоорганизующихся карт Кохонена для сжатия информационных потоков.

Динамическое сжатие информационных потоков по приведенному алгоритму позволило сформировать динамические информационные поля, использование которых предоставило новые возможности планирования и организации выполнения процессов ТО и ремонта ПММ.

Третья глава содержит разработанные методики организации мониторинга условий эксплуатации и изменения технического состояния ММ, а также методики формального описаниия технологии и организации подсис-

темы СКОР ММ. Результаты организованного информационного мониторинга условий эксплуатации и изменения технического состояния ММ должны использоваться в нескольких направлениях, из которых следует выделить два основных.

Первое из них — сбор информации об изменении технического состояния ММ в эксплуатации, обработка и адаптация ее для использования при выработке и принятии решений по управлению их работоспособностью и надежностью в процессе использования по назначению.

Второе - постоянная корректировка динамических информационных полей- а) состояний мобильных машин (ДИПС); б) результатов диагностирования (ДИПРД), и формирование на их основе динамического информационного поля заявок (ДИПЗ) по выполнению определенных (адекватных) технических воздействий для обслуживаемого парка ММ.

Информационный мониторинг изменения технического состояния ММ возможен только при непрерывном отслеживании качества их функционирования с использованием комплекса технических средств мониторинга (КТСМ). Сформированный КТСМ синтезирован из модулей, выбранных из соответствующих типоразмерных рядов и обеспечивающих максимальную эффективность реализации принципов подсистемы СКОР. В него включены встроенные, передвижные и стационарные средства контроля ТС ММ, блок аналогово-цифровых преобразователей (БАЦП), компьютер с соответствующим программным обеспечением (программно-вычислительный комплекс ПВК), специальные организационно-технические средства. Наряду с машинистами (водителями) мобильных машин и механиками ММ КТСМ является источником информации для организации информационного мониторинга условий эксплуатации и изменения технического состояния машин в обслуживаемом ПММ {рис. 8).

Источники информации для организации мониторинга изменений технического состояния мобильных машин

Машинист, родитель ММ, механик

Комплекс технических средств мониторинга изменения ТС ММ

Передвижные]

Базы

данных

(норуативы,

ресурсы, инструкции, рекомендации)

Встроенные в ММ средства контроля ТС

♦ и " + Ф

средства контроля ТС

+ Р и + <

Стационарные

средства контроля ТС и ^ я

[Блок аналогово-цифровых преобразователей (БАЦП))

Информация

Информация^

Программно-вычислительный комплекс (ПВК)

нформацкя

Информация

^Специальные организационно-технические средства}-

(адаптированная с визуализацией информация для принятия решений по управлению _техническим состоянием ПММ)

Рис.8. Источники информации и структура комплекса технических средств мониторинга технического состояния мобильных машин

26

Любая стратегия ТО и ремонта машин является частью комплекса технологических механизмов АПК, направленного на поддержание работоспособного состояния средств механизации производственных процессов. Комплекс технологических механизмов АПК представлен как совокупность различных систем обслуживания (рис. 9). С учетом этого для формирования принципов подсистемы СКОР ПММ определено ее место в комплексе технологических механизмов АПК.

Информация

Система ТО и Р ММ (стратегия СКОР)

Комплекс производственно-технологических подразделений СКОР (КПТП СКОР)

Информация

Комплекс функционально -управленческий (КФУ)

Финансы, фонды

Потребности (информация)

Развитие СКО (информация)

Управление

Информация

Управление

Комплекс материально-технического снабжения (КМТС)

; Сырье, I материалы

! Энергия ! Основные

Трудовые ресурсы

фонды

Услуга

Информация Усхугитех^еского

Трудовые ресурсы

ы

НЯ

к б

3 I

о х

* 5

«

&

Рис. 9 Функционально-структурная схема взаимосвязей подсистемы СКОР со средой эксплуатации парка мобильных машин

Подсистема СКОР сформирована из комплекса производственно-технологических подразделений (КПТП), функционально-управленческого комплекса (КФУ) и комплекса материально-технического снабжения (КМТС). В сфере технической эксплуатации ПММ подсистема СКОР преобразует входные информационные и материальные потоки в однородные выходные потоки услуг технического сервиса, которые необходимы для успешного решения задач комплексной механизации производственно-технологических процессов в структурах АПК.

Входными потоками подсистемы СКОР определены информационные, материальные, энергетические потоки, а также труд производственно-технического персонала, участвующего в производственных процессах ТО и ремонта ММ.

Выходные потоки подсистемы СКОР - множество однородных услуг технического сервиса, удовлетворяющих всю потребность ПММ в структурах АПК.

Входами названы каналы, по которым подсистема СКОР получает информационные, материальные и энергетические потоки. Они же служат для подвода трудовых ресурсов, преобразующих эти потоки в услуги технического сервиса.

Выходами определены каналы, через которые подсистема СКОР поставляет в среду эксплуатации ММ услуги технического сервиса. Входные и выходные потоки характеризуют производственную деятельность подразделений РСТП, реализующих принципы подсистемы СКОР, и в расчетных мо- ^ делях представлены в виде многомерных векторов на входе и выходе.

Таким образом, подсистема СКОР представлена в виде организованного адаптивного множества формально-аналитических, программных и технических средств, воспринимающего входные информационные (с по- *

мощью КТСМ), материальные и энергетические (при помощи КМТС) потоки, преобразующего их под воздействием живого труда персонала в совокупность услуг технического сервиса, необходимых для обеспечения работоспособности ПММ в структурах АПК.

В третьей главе также предложено формализованное (векторное) описание: а) потока требований и заявок на обслуживание ММ при реализации принципов подсистемы СКОР; б) структуры РСТП как «обслуживающего устройства»; в) ресурсов, используемых при обслуживании ММ. Разработаны методика формирования ДИПЗ - динамического информационного поля 1 заявок на обслуживание ММ и методика оптимизации комплекса техниче- 1 ских воздействий подсистемы СКОР, реализуемого в РСТП.

В четвертой главе приводятся основные результаты исследований и пути их реализации.

Условия эксплуатации мобильных машин в структурах АПК Забай- 1

кальского региона характеризуются повышенной жесткостью и определяются видом и режимом выполняемых работ, природно-климатическими и поч-венно-климатическими характеристиками зоны использования, уровнем и качеством ремонтно-профилактических воздействий, обеспечиваемых для парков эксплуатируемых машин. Влияние на жесткость условий эксплуатации ММ оказывают уровень квалификации машинистов (водителей) и обслуживающего персонала, эффективность системы снабжения ГСМ, запасными частями и прочими материалами, протяженность и состояние транспортных путей, финансово-экономическое состояние региона.

Большое количество факторов влияния заставило искать способы интегральной оценки степени их воздействия. С этой целью сформирован комплекс технико-экономических показателей региона (КТЭПР), ситуационно определяющих условия использования парков машин и степень воздействия на их техническое состояние в эксплуатации.

На основе сформированного комплекса технико-экономических пока- ^

зателей определены индексы жесткости условий эксплуатации мобильных машин для рассматриваемой территориальной единицы. При этом выделены технический 7,тех" и экономический У/ индексы жесткости условий эксплуа- *

тации ММ.

Во временные интервалы г при проведении анализа включены пиковые периоды полевых работ (весенняя вспашка, предпосевная обработка почвы, посев, вспашка зяби, уборка) и периоды, характеризуемые меньшей интен-

сивностью использования ПММ (транспортные операции, культивация посевов, зимний режим использования (хранения) машин). При определении значений коэффициента м>к, учитывающего значимость рассматриваемых ситуаций эксплуатации ПММ, приняты во внимание региональные условия (при-родно-и почвенно-климатические) производства отдельных видов сельскохозяйственных работ, величины возможных потерь из-за простоя ММ, состояние и протяженность транспортных путей, наличие и оснащенность производственной базы технического сервиса (система снабжения ГСМ, запасными частями, технологическим оборудованием; система подготовки и повышения квалификации персонала).

Индексы жесткости условий эксплуатации ПММ в структурах АПК Забайкальского региона приведены в табл. 1.

Таблица 1

Технические и экономические индексы жесткости условий эксплуатации парков мобильных машин в структурах АПК Забайкальского региона

Вид работ, выполняемых с помощью мобильных машин Индекс технической сложности работ Индекс экономической сложности работ Экономический индекс жесткости условий эксплуатации машины Коэффициент, учитывающий значимость выполняемых работ Ш Технический индекс жесткости условий эксплуатации машины (Г*™)

Весновспашка, предпосевная обработка почвы, вспашка зяби 10 24 2,00 3 3,75

Сев, обработка посевов, транспотные операции 6 12 0,80 2 1,00

Уборка, транспортные операции, выполняемые в зимний период 8 16 1,05 2,5 1,75

Зимний режим использования (хранения) 3 6 0,25 1 0,375

Индекс технической сложности работ определен относительно степени воздействия данного вида работ на техническое состояние машины (режим работы, характер и величина нагрузок, запыленность воздуха, природно-климатические условия в период выполнения работ с максимальной нагрузкой).

Численные значения технических индексов жесткости условий эксплуатации ^таи необходимы для корректировки периодичности контроля технического состояния мобильных машин и периодичности их технического обслуживания при использовании в соответствующих временных интервалах для выполнения указанных видов работ на данной территории.

Экономические индексы жесткости условий эксплуатации ММ опреде-

лены в зависимости от производственно-экономических условий использования машин.

Численные значения экономических индексов жесткости условий эксплуатации J,э должны использоваться для определения рациональной величины затрат на поддержание работоспособности ПММ и корректировки трудоемкости их ТО и ремонта в соответствующих временных интервалах „при выполнении указанных видов работ на данной территории.

Для оценки изменения работоспособности ММ в процессе эксплуатации из-за износа их конструктивных элементов с использованием графического метода решения уравнения (25) выполнены расчеты величин Я. Получены следующие значения Я для наиболее распространенных в регионе марок мобильных машин:

- Я = 0,245 - для тракторов К-700, К-700А, К-701;

- X = 0,236 - для тракторов МТЗ-80, МТЗ-82;

- Я = 0,215 - для автомобилей КамАЗ-5511;

- Я = 0,197 - для бульдозеров ДЗ-29АС и ДЗ-31.

Параллельно с этим выполнены расчеты величин комплексного показателя качества функционирования КПКФ, которые позволили выявить закономерность его изменения и согласовать с изменением работоспособности ПММ (см. рис. 5).

Выполнено имитационное моделирование процессов технической эксплуатации ПММ для шести различных стратегий обслуживания и ремонта машин, пять из которых приняты в соответствии с MP 226-87, а в качестве шестой использована стратегия подсистемы СКОР. Для создания оболочки имитационной модели использован объектно-ориентированный язык программирования Delphi.

Предлагаемая подсистема СКОР ММ ориентирована на информационный мониторинг условий эксплуатации и технического состояния машин и выполнение как плановых, так и неплановых ТО и (или) ремонтов по ситуациям, которые формируются условиями эксплуатации, оцениваемыми жесткостью, и изменяющимся техническим состоянием мобильных машин. Объемы профилактических и ремонтно-восстановительных воздействий при этом определяются по результатам обработки данных информационного мониторинга технического состояния ММ.

Варианты результатов моделирования в виде графических решений приведены на рис. 10 и рис. 11 для значения коэффициента вариации ресурсных показателей V = 0,2 и различных значений нормированных характеристик ММ Ао и В0. Другие варианты графических решений определены для коэффициентов вариации ресурсных показателей V = 0,4 и 0,6.

Информационный мониторинг условий эксплуатации и технического состояния ММ и имитационное моделирование процессов технической эксплуатации ПММ позволили сформировать динамическое информационное поле заявок (ДИПЗ) на ТО и ремонт ПММ, которое образовано совокупно-

стью требований и заявок, подлежащих одновременному или плановому обслуживанию. Число требований на обслуживание, поступающих в единицу времени, определяет интенсивность потока заявок на обслуживание. При формировании ДИПЗ образована объединенная база данных (ОБД), которая включает в себя ряд локальных баз данных.

С(ру6/иото-ч)

качества функционирования КПКФ с периодическим контролем технического состояния в процессе эксплуатации мобильных машин

С(ру6/иото-ч)

качества функционирования КПКФ с непрерывным контролем технического состояния в процессе эксплуатации мобильных машин

Результаты имитационного моделирования и расчета показателей качества функционирования ПММ, выполненных для наиболее распространенных марок ММ, эксплуатируемых в структурах АПК Читинской области, приведены в табл. 2 и табл 3. Объемы работ по контролю и восстановлению элементов, узлов и агрегатов ММ определены с учетом трудоемкостей кон-

трольных и ремонтно-восстановительных операций, которые оценены по статистическим данным, полученным при эксплуатационных испытаниях и наблюдениях за мобильными машинами в процессе их эксплуатации.

Таблица 2

Расчетные значения ПКФ и КПКФ для мобильных машин различных марок

Марка мобильной машины Технический индекс жесткости условий эксплуатации машины Экономический индекс жесткости условий эксплуатации машины (Я Минимально допустимое значение показателя качества функционирования [ПКФШ мото-ч /руб Расчетные значения комплексного показателя качества функционирования парка мобильных машин [КПКФШ мото-ч /руб.

Тракторы: К-700А 3,75 2,0 6,50 3,45

К-701 3,75 2,0 8,50 4,50

Т-150К 3,75... 1,75 2,0... 1,05 6,00 3,18... 3,60

ДТ-75М 3,75... 1,00 2,0... 0,8 5,50 2,92... 4,40

МТЗ-80, МТЗ-82 3,75... 1,75 2,0... 1,05 4,00 2,12... 2,40

ЮМЗ-6М.ЮМЗ-6Л 3,75... 1,75 2,0... 1,05 3,50 1,86... 2,10

Т-40М, Т-40АМ 3,75... 1,75 2,0... 1,05 3,50 1,86... 2,10

Т-28Х4М 1,00... 0,375 0,8... 0,25 3,00 2,01... 2,40

Т-25А, Т-25А1 1,00... 0,375 0,8... 0,25 1,80 1,21... 1,44

Т-16М 1,00... 0,375 0,8... 0,25 1,50 0,90... 1,00

Комбайны: СКД-5 1,75 1,05 5,50 3,30

«Енисей» 1,75 1,05 10,50 6,30

«Нива» 1,75 1,05 9,50 5,70

Автомобили: КамАЭ-5320 1,75... 1,00 1,05 .. 0,8 12,50 7,50... 10,00

КамАЗ-53215, КамАЗ-65115 1,75... 1,00 1,05... 0,8 13,00 7,80... 10,40

ЗИЛ-ММЗ-555 1,75... 1,00 1,05... 0,8 13,00 7,80... 10,40

ГАЗ-САЗ-3507 1,75... 1,00 1,05... 0,8 12,00 7,20... 9,60

ЗИЛ-130 1,75... 1,00 1,05... 0,8 ИЗО 6,90... 9,20

МАЗ-5549 1,75... 1,00 1,05... 0,8 13,00 7,80... 10,40

Трудоемкость контрольных и ремонтно-восстановительных операций используется для расчета величин показателя качества функционирования мобильных машин ПКФ(г), минимально допустимые значения которого приведены в последней графе табл. 3.

После установления предельных значений показателя качества функционирования ПКФ определены периодичность ^ выполнения контрольных операций по отдельным системам, агрегатам, узлам и мобильным машинам в целом, которые рекомендованы к использованию при планировании ТО и ремонта ПММ и организации работы РСТП. Они также должны применяться для нормирования работ по ТО и ТР мобильных машин как в структурах АПК, так в строительстве и на автомобильном транспорте.

Выполнена оценка оптимальности подобранного комплекса технических средств мониторинга ТС ПММ. Информационный мониторинг условий эксплуатации и технического состояния обслуживаемого ПММ, суммарные

затраты на приобретение и установку оборудования для которого составляют около 1,5 млн руб., дает возможность получать прибыль в размере 2... 5 млн руб. в год.

Таблица 3

Удельные суммарные трудоемкости ТО, ТР и контрольных операций при использовании для поддержания работоспособности ПММ подсистемы СКОР

Удельная суммарная Удельные Удельная суммар- Минимально

Марка мобильной машины трудоемкость ТО, чел -ч /1000 мото-ч, для автомобилей -чел -ч /1000 км затраты на то (без ЕТО), руб /мото-ч, ная трудоемкость текущего ремонта, чел -ч /1000 мото-ч, для автомобилей - допустимое значение показателя качества

пробега для автомо- чел -ч /1000 км про- функциони-

без ежесменного ТО (- ETO) с ежесменным ТО (+ ETO) билей - руб / 1000 км пробега бега рования [ПКФ(()], мото-ч / руб

Тракторы: К-700А 134 (27)' 218(44) 28,00 185 (32) 6,50

К-701 105(21) 155 (31) 3940 185 (32) 8,50

Т-150К 91 (18) 108(22) 28,00 151 (28) 6,00

ДТ-75М 90(18) 132 (26) 2240 140(24) 5,50

МТЗ-80, МТЗ-82 76(15) 110(22) 1740 85 (15) 4,00

ЮМЗ-6М, ЮМЗ-6Л 85 (20) 119(24) 14,00 70 (12) 3,50

Т-40М, Т-40АМ 82 (19) 116(23) 14,00 66(10) 340

Т-28Х4М 75(15) 109 (22) 1140 60(9) 3,00

Т-25А, Т-25А1 45(9) 87(17) 7,00 60(9) 1,80

Т-16М 28(6) 70 (14) 4,00 42(7) 1,50

Комбайны:

СКД-5 16 (3,5) 30(6) 440 144 (23) 5,50

«Енисей» 22(4,5) 32 (64) 7,50 195(35) 1040

«Нива» 20(4) 30(6) 7,00 175(30) 9,50

Автомобили:

КамАЭ-5320 4,8(1,0) 10,7 (2,2) 15,30 104 (2,1) 1240

КамАЗ-53215,

КамАЗ-65115 5,1 (1Д) 1M (2,4) 16,00 12,3 (2,4) 13,00

ЗИЛ-ММЗ-555 5,9(1,3) 10,0(2,0) 12,00 7,2(1,2) 13,00

ГАЗ-САЗ-3507 44(0,9) 8,4(1,7) 1030 6*(М) 12,00

ЗИЛ-130 3,6 (0,7) 7,0 (M) 9,50 6Л (0,8) 1140

МАЗ-5549 4,5(0,9) 7,9(1,7) 13,60 9,4(14) 13,00

в скобках указана трудоемкость контрольных операций

Средствами интеграции анализа и математического моделирования исследованы пространственно-организационные данные о результатах функционирования СОТС - системы технической эксплуатации ПММ в двух районах и в целом в Читинской области. Оценен уровень работоспособности ПММ в условиях, характеризующихся определенными индексами жесткости У,"1"" и У,э. Использование кластерного анализа позволило выделить области динамического информационного пространства состояний ПММ (ДИПС ПММ), которые характеризуются наибольшей плотностью сосредоточения предотказных состояний или отказов мобильных машин.

В пятой главе приведены расчеты экономической эффективности применения ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта парков мобильных машин. Получены данные, подтверждающие эффективность

$'ОС. национальна*]

SHWUOTEICA С.Петербург I О» »0 .„ I

разработанных методов, моделей и программ. Использование подсистемы СКОР в структурах АПК Читинской области обеспечивает поддержание работоспособности ПММ на уровне Кти = 0,78... 0,85, сокращение простоев мобильных машин по техническим причинам на 20... 25 % . С учетом этого годовой экономический эффект составил 7 330 руб на один условный трактор. Ожидаемый годовой экономический эффект в расчете на парк мобильных машин в Читинской области составляет 215,1 млн руб (в ценах 2004 г.).

Приложения содержат документы, подтверждающие использование разработанных методологических положений ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта мобильных машин в практике и подготовке специалистов различных отраслей экономики страны, а также расчетно-информационные материалы.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Работоспособность мобильных машин в структурах АПК изменяется под воздействием природно-климатических, технических, эксплуатационно-технологических, производственных, организационно-экономических факторов. В результате анализа ранее выполненных исследований выявлено, что традиционные системы и стратегии ТО и ремонта не в полной мере обеспечивают работоспособность парков ММ и имеют затратный характер реализации. Коэффициенты технического использования мобильных машин остаются на низком уровне (Кти = 0,55... 0,65), не обеспечивается соблюдение сроков выполнения полевых работ, растут потери (до 15... 25 %) сельскохозяйственной продукции.

Структурно-весовой анализ целереализующих систем показал, что при ограниченных общих ресурсах наибольшее влияние на генеральную цель АПК страны - эффективное производство сельскохозяйственной продукциии имеет подсистема организации ТО и ремонта мобильных машин, вес которой составляет 28,5 %, а достижение цели повышения работоспособности ММ в 20 % случаев определяется информационным обеспечением процессов управления техническим состоянием машин. Поэтому формируемый в структурах АПК рынок услуг технического сервиса должен быть ориентирован на использование различных альтернатив с учетом природно-климатических и производственно-экономических условий эксплуатации мобильных машин, которые должны отслеживаться с использованием информационного мониторинга.

2. Обоснован комплексный показатель качества функционирования Т\МЬА(КПЩ1Ш ->тах), объективно отражающий взаимодействие и значимость факторов условий эксплуатации, изменения технического состояния ММ и величины затрат на реализацию комплекса информационных и технологических процессов ТО и ремонта, позволяющий оптимизировать перио-

личность контрольных и профилактических воздействий по парку ММ, что дает возможность, с учетом возникающих ситуаций, поддерживать его работоспособность на уровне Кти= 0,78... 0,85, приводит к снижению затрат на обеспечение работоспособности ММ на 20... 25 %.

3. Разработаны методологические положения, включающие комплекс информационных и технологических процессов подсистемы ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта ММ, содержащий функциональные, математические, имитационные модели, а также методику оптимизации периодичности контрольных и профилактических воздействий по парку ММ с использованием комплексного показателя качества фуцнкционирования, позволяющие повысить работоспособность ММ на основе системного подхода к решению проблемы. Своевременное реагирование на изменение условий эксплуатации и технического состояния ММ приводит к повышению работоспособности обслуживаемых парков ММ до уровня вероятности безотказной работы = 0,75... 0,80.

4. Разработана совокупность математических моделей ММ и оптимизации параметров комплекса технологических процессов подсистемы СКОР ММ, позволяющая не только анализировать, но и прогнозировать изменение технического состояния ММ в эксплуатации, определять потребность в технических воздействиях с оптимизацией параметров функционирования подсистемы СКОР для обеспечения заданного уровня работоспособности парка ММ. Установлено, что характер снижения работоспособности ММ наиболее адекватно и полно отражается экспоненциальным законом. Определено, что для каждого из четырех периодов эксплуатации ММ параметр экспоненциального закона а, = X имеет свое значение. При этом принято, что параметр Я является средним значением случайной функции потери работоспособности отдельных ММ в данном периоде их эксплуатации. Значения параметра X для наиболее распространенных марок ММ находятся в пределах 0,197... 0,245.

5. Обосновано применение процессов информационного мониторинга условий эксплуатации и изменения технического состояния ММ, включающих методики сбора, обработки, анализа и накопления необходимой для реализации принципов ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта информации, позволяющих формировать локальные и объединенную базы данных технической эксплуатации парка ММ, использование которых существенно повышает эффективность процессов управления работоспособностью ММ. Коэффициент готовности парка ММ при этом увеличивается на 10... 15%.

6. Оценено влияние изменения технико-эксплуатационных показателей (ТЭП) на качество функционирования ММ, что позволило выполнить анализ технико-экономических показателей функционирования парков ММ и определить технический У/""" и экономический 7,э индексы жесткости условий эксплуатации, которые дают возможность интегрального оценивания технико-экономических ситуаций эксплуатации ММ относительно выбранных временного интервала и качества функционирования. Их численные значе-

ния находятся в пределах: ^техи = 0,375... 3,75; 7,э = 0,25... 2,00, что говорит о значительном разбросе воздействия случайных факторов на уровень работоспособности парка ММ. Определены предельно допустимые численные значения комплексного показателя качества функционирования парков ММ, которые находятся в пределах 1,5... 13,5 мото-ч/руб., что свидетельствует о потенциальных возможностях реализации комплекса технических воздействий подсистемы СКОР для повышения работоспособности ММ.

7. Предложена методика кластеризации информационных потоков системы технической эксплуатации ММ, представляющая собой динамическое «сжатие» информации с уменьшением ее объема в 4... 5 раз без ущерба для антиэнтропийности, позволяющая формировать динамические информационные поля состояний среды эксплуатации ММ и использовать их для повышения эффективности управления работоспособностью парков ММ. Установлено, что максимальной плотностью обладают информационные потоки, возникающие в ситуациях, связанных с отказами ММ, эксплуатируемых в жестких условиях с У,"1"" > 3, при этом в локальной области динамического информационного поля заявок на ТО и ТР возникает максимальная напряженность (кластерный скачок). Комплексы технических средств информационного мониторинга и технологических средств, являющиеся необходимыми структурными элементами РСТП, позволяют реализовать преимущества технологических процессов подсистемы СКОР для повышения работоспособности ММ на обслуживаемой РСТП территории. Это приводит к снижению затрат на обеспечение работоспособности ММ на 20... 25 %. Затраты на запасные части и эксплуатационные материалы сокращаются при этом на 15... 25 %.

8. С помощью экспертных оценок конструктивных, технологических и эксплуатационных параметров обоснованы состав, структура и технология использования комплекса технических средств информационного мониторинга условий эксплуатации и технического состояния мобильных машин, предназначенного для своевременного и качественного формирования, регистрации и обработки информационных потоков, образующих динамические информационные поля заявок на выполнение ТО и ремонта ММ. Суммарные затраты на приобретение и установку рационального комплекса технических средств информационного мониторинга в РСТП составляют около 1,5 млн руб.; сельскими товаропроизводителями обслуживаемого РСТП района использование этого комплекса позволяет получить дополнительную прибыль в размере 2... 5 млн руб. в год.

9. Разработана методика реализации комплекса технологических процессов подсистемы СКОР ММ, что привело к повышению эффективности процессов выработки и принятия управленческих решений с целью обеспечения работоспособности ММ в условиях функционирования РСТП, при этом время, затрачиваемое на выработку и принятие управленческих решений, сокращается в 2... 3 раза.

Подсистема СКОР представлена в виде организованного адаптивного

множества формально-аналитических, технических и программных средств, воспринимающих входные информационные, материальные и энергетические потоки, преобразующих их под воздействием живого труда производственного персонала в совокупность услуг технического сервиса, реализация которых позволяет повысить эффективность существующей системы поддержания и восстановления работоспособного состояния ММ в структурах АПК на 22... 28 %, что приводит к повышению работоспособности парка ММ до уровня Кти= 0,78... 0,85. При этом на 14... 22 % возрастает периодичность выполнения плановых ТО, что позволяет снизить затраты на эксплуатационные материалы на 10... 15 % и сократить количество отказов ММ в наиболее напряженные периоды их эксплуатации.

10. Оценка эффективности реализации основных результатов исследований позволила установить, что в отличие от стратегий традиционной системы ТО и ремонта машин подсистема СКОР является ресурсосберегающей и приводит к повышению качества функционирования ММ. Затраты на запасные части и эксплуатационные материалы сокращаются на 15... 25 %, комплексный показатель качества функционирования парка ММ увеличивается до 11,5... 15,5 мото-ч/руб. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы при разработке трех отраслевых программ: "Технический сервис средств механизации АПК", "Технический сервис дорожно-строительных машин" и "Обеспечение безопасности дорожного движения", одобрены Комитетом сельского хозяйства и продовольствия администрации Читинской области, внедрены в трех районах Читинской области, приняты к внедрению Министерством сельского хозяйства и продовольствия Республики Бурятия. Разработаны и опубликованы методические рекомендации по реализации результатов исследования в практической деятельности региональных структур АПК. Их использование в производстве приводит к повышению уровня работоспособности ПММ до КТц = 0,78... 0,85, росту качества функционирования парков ММ, сокращению простоев мобильных машин по техническим причинам на 20... 25 % .

С учетом этого годовой экономический эффект составил по трем районам Читинской области 33,1 млн руб (7 330 руб. на один условный трактор в ценах 2004 г.). Ожидаемый годовой экономический эффект в расчете на парк ММ Читинской области составляет 215,1 млн руб. В расчете на парк ММ Республики Бурятия ожидаемый годовой экономический эффект составил 228,92 млн руб.

Содержание диссертации отражено в следующих опубликованных основных работах:

1 Озорнин С.П Технический сервис мобильных машин' стратегия ситуационно-комбинированного обслуживания // Монография - Чита- ЧитГУ, 2004 - 250 с

2. Озорнин С.П. Основы работоспособности технических систем Учеб. пособие. -Чита: ЧитГУ, 2003. - 123 с.

3. Принципы ситуационного подхода к обеспечению работоспособности мобильных машин в структурах агропромышленного комплекса // Метод рекоменда-

ции / С П Озорнин. - Чита: ЧитГУ, 2004. - 45 с

4 Озорнин С П. Техническая эксплуатация строительно-дорожных и коммунальных машин Основы маркетинга: Учеб пособие. - Чита: ЧитГТУ, 2002. - 97 с.

5. Озорнин С.П. Повышение эффективности процессов технической эксплуатации мобильных машин применением системы комбинированного обслуживания и ремонта // Вестник ИрГТУ. - Иркутск, 2004 - № 2(18) - С. 79 - 87.

6 Озорнин С П Повышение эффективности использования парков дорожных и строительных машин эксплуатационных предприятий путем оптимизации их состава, структуры и распределения по объектам строительства' Автореф дис. . канд.техн.наук. - М: МАДИ, 1986. - 19 с.

7. Озорнин С.П. Методические подходы к формированию системы поправочных коэффициентов к технико-экономическим показателям СДМ / Межвузовский сб. науч. тр. - Иркутск: ИрПИ, 1990. - С. 69 - 73.

8. Озорнин С.П., Леонтьев И.В. Проблемы обеспечения работоспособного состояния машин в эксплуатации // Технические науки, экономика, компьютерные и образовательные технологии / Вестник ЧитГТУ - Вып 8 - Чита, 1999.- С. 76 - 80.

9. Озорнин С П. Лабораторный практикум по эксплуатации дорожных машин: Метод, указ. - Чита: ЧитПИ, 1990. - 36 с.

10. Озорнин С.П. Надежность дорожно-строительных машин: Метод указ. -Чита: ЧитГТУ, 1999.-32 с.

11. Озорнин С.П. Технологическое проектирование эксплуатационных предприятий' Метод указ -Чита' ЧитГТУ, 2001, - 31 с

12 Озорнин С П., Леонтьев И.В. Алгоритм и программа расчета оптимальной периодичности технических воздействий строительных и дорожных машин // Вестник ЧитГТУ. - Вып. 15. - Чита, 2000. - С. 155 - 158.

13. Озорнин С П. Эксплуатация дорожных машин: Метод указ. - Чита. ЧитГТУ, 1997.-31 с.

14. Озорнин С П Монтаж, эксплуатация и ремонт машин' Метод указ - Чита: ЧитГТУ, 1998. - 33 с.

15. Озорнин С.П. Оперативное управление эксплуатацией машин: Метод указ. - Чита: ЧитГТУ, 2000. - 44 с.

16 Озорнин С.П. Методологическое обоснование системы сервисно-комбинированного обслуживания и ремонта дорожно-строительных машин // Строительные и дорожные машины: Сб. науч. тр. / Под ред. A.B. Лещинского. -Хабаровск' Изд-во Хабар, гос. техн. ун-та, 2002. - Вып. 2 - С. 158 -165.

17 Озорнин С.П. Функциональное моделирование процессов технической эксплуатации машин с использованием информационных технологий // Технические науки, технологии и экономика / Материалы 3-ей межрегиональной научно-практической конф 23-24 окт. 2003 г. - Чита, 2003. - Ч 1. - С. 78 - 84.

18. Кудряшов Е.А., Озорнин С П., Леонтьев И.В. Методология и технология формирования системы управления техническим состоянием машин в эксплуатации //Труды Дальневосточного гос. техн. ун-та. - Вып. 133. - Владивосток, 2003. -С 153- 155.

19 Федотов А И., Озорнин С.П. Информационные технологии в моделировании процессов технической эксплуатации машин / Материалы Междунар. науч.-практ. конф. «АГРОИНФО-2003» Ч. 1. (Новосибирск, 22-23 окт. 2003 г.). РАСХН. Сиб отд-ние. - Новосибирск, 2003. - С. 184 - 188.

20. Озорнин С П. Методология формирования модели технической эксплуатации машин // Технические науки, технологии и экономика / Материалы II межрегиональной конференции 5-6 дек 2002 г. - Чита, 2002. - Ч 2 - С 111-115.

21. Озорнин С П Методология и практика применения межпредметной ин-

теграции в подготовке инженеров специальностей 150200 и 170900 // Межпредметная интеграция в учебном процессе вуза / Материалы IY межвузовской науч -практ. конф. 27 - 28 ноя. 2002 г. - Чита, 2002. - С. 73 - 78.

22. Озорнин С.П., Каран Е.Д. Организация работы механизированного комплекса на фуппе строительных объектов: Учеб. пособие. - М.: МАДИ, 1985. - 24 с.

23 Каран Е.Д., Норкин С.Б., Озорнин С.П. Формализация описания технологических процессов производства земляных работ на объектах городского строительства с целью обеспечения однородности потока наряд-заказов // Оптимизация процессов эксплуатации строительных и дорожных машин: Сб науч тр / МАДИ. - М., 1983.-С. 57-62.

24. Озорнин С.П., Каран Е.Д. Обоснование выбора и условия формирования расчетного комплекта-модуля машин для производства работ // Оптимизация процессов эксплуатации строительных и дорожных машин Сб. науч тр / МАДИ -М„ 1983.-С. 48-50.

25. Озорнин С.П. Оптимизация распределения механизированного комплекса на группе объектов производства земляных работ в городском строительстве // Повышение эффективности и качества эксплуатации парков дорожно-строительных машин: Сб науч. тр. / МАДИ. - М., 1985. - С. 50 - 53.

26. Сборник укрупненных комплексных норм времени и расценок (УКН) на механизированные земляные работы. Вып. 1 / Н.К. Глушкова, Л.И Пилина, С.П Озорнин. - М.: ВПТИТрансстрой, 1985. -132 с.

27. Озорнин С.П. Информационые технологии в управлении качеством функционирования автотранспортных средств // Актуальные проблемы управления качеством производства и эксплуатации автотранспортных средств: Материалы X Междунар. науч - практ. конф Владим. Гос. ун-т. - Владимир, 2004 - С. 297 -299.

28 Озорнин С П Перспективы обеспечения качества функционирования мобильных машин и разработки новых стратегий их обслуживания и ремонта // Вестник Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности (специальный выпуск). Т.9, № 6. - СПб - Чита, 2004. - С. 107 - 111.

29. Озорнин С.П. Пути повышения качества функционирования мобильных машин дорожно-строительного комплекса // Вестник ЧитГУ- Вып. 33. - Чита, 2004 -С. 134-141.

30. Озорнин С.П., Чебунин А Ф., Леонтьев И.В. Формализация процессов технической эксплуатации дорожно-строительных машин // Вестник ЧитГУ - Вып 34 - Чита, 2005. - С. 3 - 7.

31 Озорнин С П Повышение качества функционирования мобильных машин агропромышленного комплекса при их комбинированном обслуживании и ремонте в эксплуатации // Вестник ОГУ. - Оренбург, 2005. (в печати).

32. Озорнин С.П Использование информационных технологий для совершенствования процессов обеспечения работоспособности машин // Кулагинские чтения' Материалы IY Межрегиональной науч -практ конф , Читинский Гос ун-т -Чита, 2004. ч. II - С. 20 - 24

33. Исследование и разработка технологических процессов технического обслуживания и ремонта автомобилей в Вершино-Дарасунской автобазе Читинского территориального транспортного управления «Читаавтотранс». Отчет о НИР (заключ.) / ЧитПИ; Рук. Е.И. Лобан, исп. В.А. Юрченко, A.B. Малахов, отв. исп С П. Озорнин - ВНТИЦентр, № ГР 77036820; Инв № Б644390 - Чита, 1977 - 184 с (в т ч. автором 24 с.)

34. Исследование и разработка централизованного управления производством технического обслуживания и ремонта автомобилей (Автотранспортная

контора 1741)- Отчет о НИР (заключ.) / ЧитПИ; Рук А Н Стрельников, исп. Е.И Лобан, С.П Озорнин. - ВНТИЦентр, № ГР 01826032140; Инв. № 02830015757. -Чита, 1983. - 226 с. (в т.ч. автором 31 с.)

35. Исследование и разработка системы оперативного управления производственной и технической эксплуатацией парка строительных машин Отчет о НИР / МАДИ; Рук А.М. Шейнин, исп. Ф Ю. Керимов, Б.С. Клейнер, Е.Д. Каран, С.П. Озорнин - ВНТИЦентр, № ГР 01810011283; Инв. № 02830045239. - М , 1983. -216 с (в т ч. автором 28 с.)

36. Разработка методов и средств диагностирования автомобилей марки БелАЗ (ППГХО г. Краснокаменск): Отчет о НИР (заключ.) / ЧитПИ, Рук. В.А. Юр-ченко, исп. Р.Ф.Абдеев, Е.И. Лобан, С.П Озорнин. - ВНТИЦентр, № ГР 01820007517, Инв № 02840001440,-Чита, 1984.-196 с.(в т.ч. автором 38 с.)

37 Исследование технико-экономических показателей эксплуатации машин для земляных работ в зонах Забайкалья и БАМа: Отчет о НИР (заключ ) / ЧитПИ; Рук М Т Тагиров, исп Ю П Глушков, О А Лисичникова, отв. исполнитель С.П. Озорнин - ВНТИЦентр, № ГР 01822014450; Инв № 02850020078. - Чита, 1985. -182 с. (в т ч. автором 56 с.)

38 Исследование и разработка системы управления надежностью парка машин эксплуатационного предприятия- Отчет о НИР (заключ.) / МАДИ; Рук. А.М. Шейнин, исп Ф.Ю. Керимов, Б.С. Клейнер, Е.Д. Каран, С.П. Озорнин. - ВНТИЦентр, № ГР 01830005658; Инв № 02865673432. - М., 1986. - 289 с. (в т.ч. автором 18 с.)

39 Разработка системы поправочных коэффициентов к технико-экономическим показателям строительных машин (заказчик НПО ВНИИСтрой-дормаш) Отчет о НИР (заключ) / ЧитПИ; Рук. М.Т. Тагиров, исп. Ю.П. Глушков, О А. Лисичникова, отв. исп. С.П. Озорнин. - ВНТИЦентр, № ГР 01850033706; Инв. №02870018343 - Чита, 1987. - 234 с. (в т.ч автором 112 с.)

40 Исследование и разработка методов планирования и организации технической и производственной эксплуатации парка машин Агропромдорспецстроя: Отчет о НИР (заключ.) / ЧитПИ; Рук С.П. Озорнин, исп. A.B. Дульянинов, А.Ф. Че-бунин, О А Лисичникова - № ГР 01890017831; Инв. № 02900015095,-Чита, 1990169 с. (в т.ч. автором 75 с.)

Лицензия ЛР № 020525 от 02. 06. 97г. Форм. бум. 60x84 1/16 Печать офсетная

Уч.-изд. л. 2,23 Усл.печ.л. 2,00

Тираж 100 экз. Заказ № 25

ГНУ СибИМЭ СО РАСХН п. Краснообск, Новосибирского района, Новосибирской области

РЖ ЧитГУ

i i

f

г

<

t

i

I ¡

\ {

t

t I

Í

I

{ Í

H

Î

»-400I

РНБ Русский фонд

2006-4 13170

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПУТЕЙ И МЕТОДОВ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ МОБИЛЬНЫХ МАШИН.

1.1. Анализ уровня развития и основных положений системы технического обслуживания и ремонта парков мобильных машин в структурах

1.2. Мобильные машины, их основные элементы, узлы, агрегаты и системы, как объекты обслуживания и диагностирования.

1.3. Анализ исследований в области технической эксплуатации отечественных и зарубежных мобильных машин, обслуживания их основных систем, агрегатов и узлов.

1.4. Анализ исследований в области теории обслуживания сложных технических систем и их элементов.

1.5. Анализ методов оптимизации периодичности ТО машин.

1.6. Распознавание функциональных состояний мобильных машин и их элементов при организации контроля технического состояния.

1.7. Использование информационных технологий при организации

ТО и ремонта парков машин.

Обеспечение нормального функционирования агропромышленного комплекса (АПК) страны невозможно без использования разнообразных средств механизации технологических процессов сельскохозяйственного производства. Совокупность средств механизации является наиболее важным и крупным подкомплексом АПК. Структура подкомплекса сложилась преимущественно из парков мобильных машин (ПММ) различного назначения. Механизация большинства технологических и производственных процессов сельскохозяйственного производства не мыслится без автомобилей, тракторов, комбайнов, погрузчиков, тягачей и других мобильных средств механизации отечественного и зарубежного производства. Численность машинотракторного парка АПК составляет порядка 1,5 млн. единиц [110, 348, 349], поддержание его в работоспособном состоянии очень важная и актуальная задача. Она усложняется тем, что большинство тракторов и других мобильных сельскохозяйственных машин в структурах АПК морально устарели и находятся на грани физического износа [110, 348, 350]. За последние пять лет в России обновление машинотракторного парка практически не ведется, а остаточный ресурс используемых мобильных машин не превышает 15. 25 % исходного [348, 350]. Сезонная нагрузка на пропашные тракторы, зерноуборочную и кормоуборочную технику АПК более чем в 2,5 раза превышает нормативные показатели [348, 349, 350].

В немалой степени развитию системного кризиса в АПК способствуют устаревшие (традиционные) подходы к организации обслуживания и ремонта используемого парка машин и механизмов. Время простоев по техническим причинам составляет на сегодняшний день 25. 30 % от общего рабочего времени [277, 348, 350], в результате чего техническая готовность тракторов и других мобильных сельскохозяйственных машин снижается на 60. 70 %, удлиняются сроки выполнения полевых работ, увеличиваются потери сельскохозяйственной продукции [277, 348, 350].

Обеспечение высокой производительности, работоспособности и других качественных показателей функционирования мобильных машин (ММ) невозможно без совершенствования существующих и поиска новых стратегий и организационных форм их технического обслуживания и ремонта, т.е. эффективно организованного технического сервиса.

Серьезную проблему в поддержании надежности и обеспечении работоспособности ММ в эксплуатации представляет своевременность и эффективность выполнения для машин различных технических воздействий, прежде всего технического обслуживания (ТО) и текущего ремонта (TP) [1, 110, 111, 277, 297, 348, 349, 390, 399, 408, 423, 424, 430 и др.].

При этом следует учитывать, что мобильные машины в структурах АПК играют определяющую роль в обеспечении своевременного и полнообъемного выполнения большинства технологических процессов в растениеводстве и животноводстве [110, 293, 348, 372].

Существенным, почти неиспользованным резервом повышения работоспособности ММ является применение новых информационных технологий, которые позволяют обрабатывать информационные потоки и формировать информационную базу данных технической эксплуатации машин, включающую в себя информационно-справочные базы данных, информационные системы диагностики и прогнозирования, системы выработки и анализа управленческих решений.

В связи с вышеизложенным, проблема совершенствования и повышения эффективности систем поддержания и восстановления работоспособного состояния (СПВРС) ММ за счет разработки и внедрения новых информационных технологий, стратегий и технологических методов организации ТО и TP имеет важное народнохозяйственное значение.

Стремление решить эту проблему вступает в противоречие с недостатком знаний о закономерностях процессов формирования информационных потоков, характеризующих условия эксплуатации (УЭ), изменения технического состояния мобильных машин (ТС ММ) и их связей с показателями эффективности СПВРС. Взаимосвязи информационных потоков в СПВРС с качеством функционирования парков мобильных машин (КФ ПММ) изучены недостаточно, отсутствуют какие-либо количественные характеристики оценочных показателей, слишком большое количество разнообразных факторов определяют положение дел в данной сфере и многие из них вступают в противоречие между собой.

Поэтому тема исследований, направленных на решение проблемы повышения работоспособности и в целом качества функционирования мобильных машин в структурах АПК на основе применения подсистемы ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта (СКОР) с использованием новых информационных технологий, является актуальной и имеет важное народнохозяйственное значение.

Представленная работа выполнена в соответствии с планом решения отраслевой научно-технической программы на тему «Совершенствование организации и технологии технического сервиса парков машин в сельскохозяйственном производстве» (№ ГР 01982528752). Результаты работы также использованы при формировании региональной программы восстановления промышленного потенциала Забайкалья «Комплексное обеспечение качества продукции машиностроительного назначения Забайкальского региона». Работа явилась основой для выполнения госбюджетной темы Читинского государственного университета «Совершенствование систем технического обслуживания дорожно-строительных машин, эксплуатируемых в условиях холодного климата, с целью приближения их к фирменному обслуживанию» (№ ГР 01994356541) и разработки планов НИР ЧитГУ.

Для решения сформулированной проблемы в качестве рабочей гипотезы принято предположение о том, что существенное повышение работоспособности ММ в структурах АПК может быть достигнуто использованием подсистемы ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта, в которой основными связующими звеньями между уровнем работоспособности, условиями эксплуатации, динамически изменяющимся техническим состоянием и качеством функционирования мобильных машин являются организованные информационные потоки. Применение новых информационных технологий позволит реализовать принципы ситуационного реагирования СПВРС, что на основе учета динамики регистрируемых информационных процессов, отражающих причинно-следственные связи изменения ТС ММ и КФ ПММ с условиями их эксплуатации, приведет к повышению работоспособности ММ.

Цель исследований: обосновать эффективные методы и средства повышения работоспособности мобильных машин при эксплуатации в структурах АПК на основе применения подсистемы ситуационно-комбиниро-ванного обслуживания и ремонта.

Объект исследований. Процесс обеспечения работоспособности мобильных машин в структурах АПК на основе реализации принципов подсистемы ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта.

Предмет исследований. Закономерности, взаимосвязи, количественные характеристики и статистические оценки процесса изменения работоспособности мобильных машин в структурах АПК.

Методы исследований. Общая методология исследований основана на системном подходе. Иссследования проводились с использованием математического моделирования, математических методов теории вероятностей, численных методов математического анализа, исследования операций, теории надежности машин, логистики, дисперсионного и технико-экономического анализа, а также методов теории информации. При проведении экспериментальных исследований использовались методы длительных эксплуатационных испытаний на надежность, методы имитационного моделирования условий эксплуатации ММ и процессов изменения их технического состояния, а также технического обслуживания и ремонта ПММ. Обработка полученных экспериментальных данных осуществлялась при помощи вероятностных методов и методов математической статистики (корреляционный, регрессионный, кластерный и дис-криминантный методы анализа, а также анализ временных рядов). При этом использованы математические пакеты Mathcad 11 и Statistica 5.0.

Работа обобщает результаты многолетних исследований автора, выполненных в Читинском политехническом институте, Саратовском политехническом институте, Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете), Читинском государственном университете, Иркутском государственном техническом университете с 1977 по 2004 гг.

Исследования выполнялись в рамках научно-технических программ, связанных с повышением надежности сельскохозяйственной, автомобильной, строительной, дорожной техники; по темам, направленным на разработку более совершенных систем управления надежностью машин в эксплуатации, систем технического обслуживания и ремонта парков машин, на разработку систем поправочных коэффициентов к нормативам периодичности и трудоемкости обслуживания и ремонта машин, исполнителем, ответственным исполнителем или научным руководителем которых являлся автор. Основные из этих тем: per. № 01810011283, инв. № 02830045239; per. № 0183005658, инв. № 0286673432, выполненные при непосредственном участии автора под руководством проф. A.M. Шейнина; per. № 01822014450, инв. № 02850020078; per. № 01890017831, инв. № 02900015095, выполненные при научном руководстве автора.

Научную новизну представляют:

- методологические положения, включающие комплекс технологических процессов подсистемы ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта мобильных машин с информационным мониторингом условий эксплуатации и технического состояния ММ, оптимизируемый с использованием показателя качества функционирования;

- совокупность математических моделей мобильных машин, технологических и информационных процессов, используемая для оценки эффективности комплекса технологических процессов ТО и ремонта, применяемого для обеспечения работоспособного состояния парков мобильных машин;

- закономерности изменения плотностей информационных потоков и формирования динамических информационных полей, включающих параметры технического состояния и результаты диагностирования, зависящие от показателей условий эксплуатации, используемые для повышения работоспособности мобильных машин.

Практическая значимость работы заключается в повышении работоспособности мобильных машин применением принципов подсистемы ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта (СКОР), в основу разработки которых заложен комплекс информационных и технологических процессов, позволяющий сократить простои машин в ТО и ТР, снизить расход запасных частей, топлива, масел и других эксплуатационных материалов. Разработанные методические рекомендации способствуют повышению эффективности функционирования парков мобильных машин в структурах АПК.

Результаты исследований могут быть использованы директивными органами и структурами АПК при: организации эффективной технической эксплуатации парков мобильных машин, разработке технологии технического сервиса парков мобильных машин, проектировании и организации работы предприятий технического сервиса, разработке рекомендаций машиностроительным предприятиям по повышению контролепригодности и эксплуатационной надежности мобильных машин, а также вузами при организации учебного процесса подготовки инженеров-механиков и сервисных инженеров для сельскохозяйственного производства и других хозяйственных отраслей, использующих мобильную технику.

Реализация результатов работы. Материалы исследований одобрены Комитетом сельского хозяйства и продовольствия администрации Читинской области, внедрены в технической службе МУП ЧитарегионОПР и в РСТП При-аргунского района Читинской области, а также в ряде эксплуатационных предприятий ГУП «Читинские автомобильные дороги». Результаты исследований приняты к внедрению Министерством сельского хозяйства и продовольствия Республики Бурятия. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе на автотранспортном факультете Читинского государственного университета.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и получили одобрение на 5 - 7-й (1979 - 1981 гг.), 12 - 16-й (1985 - 1990 гг.) научно-технических конференциях Читинского политехнического института, обсуждались на 38-й (1978 г.) научно-технической конференции Саратовского политехнического института, на 41-й (1983 г.) и на 42-й (1984 г.) научно-исследовательских конференциях Московского автомобильно-дорожного института (МАДИ), где также были одобрены. В 1986 г. материалы исследований были доложены на VI Республиканской конференции по качеству Минавтодо-ра РСФСР в г. Верхний Уфалей, Свердловской области. Результаты исследований рассмотрены и одобрены на 18 - 24-й научно-технических конференциях ЧитПИ, ЧитГТУ, ЧитГУ; на международных конференциях: «АГРОИНФО -2003», РАСХН. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 22 - 23 октября 2003 г.; X Международная научно-практическая, ВлГУ, г. Владимир, 27-29 мая 2004 г.; на конференциях государственного и регионального уровней: Вторая межрегиональная научно-практическая конференция, ЧитГТУ, г. Чита, 5-6 декабря 2002 г.; Третья межрегиональная научно-практическая конференция, ЧитГУ, г. Чита, 23 - 24 октября 2003 г.; Межрегиональная научно-техническая конференция, БрГТУ, г. Братск, 19-23 апреля 2004 г.; 1У Межрегиональная научно-практическая конференция «Кулагинские чтения», ЧитГУ, г. Чита, 30 ноября -1 декабря 2004 г.; на заседаниях научно-технических советов: Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Бурятия; Комитета сельского хозяйства и продовольствия администрации Читинской области; на заседаниях ученых советов: ЧитГУ, Читинского аграрного института (филиала Ир-ГСХА); на заседаниях кафедр: Автомобильного транспорта и Строительные и дорожные машины ЧитГУ, Эксплуатации МТП и Ремонта машин ИрГСХА, Автомобильного транспорта ИрГТУ; на научных семинарах МАДИ, СибАДИ, ИрГТУ, ИрГСХА, БГСХА, ЧитГУ.

Публикации. По результатам исследований опубликовано около 40 работ общим объемом 54 п.л., в том числе монография (14,3 п.л.), два учебных пособия (5,54 и 6,85 п.л.) с грифом ДВ РУМЦ по инженерному образованию, методические рекомендации (2,8 п.л.) для практического применения СКОР ПММ с использованием результатов исследований.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Содержит 393 страницы машинописного текста, 83 рисунка и 38 таблиц. Библиография состоит из 447 наименований (включая труды автора). В приложениях приведены документы, отражающие уровень практического использования результатов исследований и расчетно-информационные материалы.

1. Работоспособность мобильных машин в структурах АПК изменяется под воздействием природно-климатических, технических, эксплуатационно технологических, производственных, организационно-экономических факто ров. В результате анализа ранее выполненных исследований выявлено, что тра диционные системы и стратегии ТО и ремонта не в полной мере обеспечивают работоспособность ПММ и имеют затратный характер реализации. Коэффици енты технического использования мобильных машин остаются на низком уров не (Кти 0,55... 0,65), не обеспечивается соблюдение сроков выполнения поле вых работ, растут потери (до 15... 25 %) сельскохозяйственной продукции.Структурно-весовой анализ целереализующих систем показал, что при ограниченных обп^их ресурсах наибольшее влияние на генеральную цель АПК страны - эффективное производство сельскохозяйственной продукции имеет подсистема организации ТО и ремонта мобильных машин, вес которой состав ляет 28,5 %, а достижение цели повышения работоспособности ММ в 20 % случаев определяется информационным обеспечением процессов управления техническим состоянием машин. Поэтому формируемый в структурах АПК рынок услуг технического сервиса должен быть ориентирован на использова ние различных альтернатив с учетом природно-климатических и производст венно-экономических условий эксплуатации мобильных машин, которые должны отслеживаться и анализироваться с использованием информационного мониторинга.2. Обоснован комплексный показатель качества функционирования пар ков MM(KITK<S}j/^^i^-^max), объективно отражающий взаимодействие и значи мость факторов условий эксплуатации, изменения технического состояния ММ и величины затрат на реализацию комплекса информационных и технологиче ских процессов ТО и ремонта, позволяющий оптимизировать периодичность контрольных и профилактических воздействий по парку ММ, что дает возмож ность, с учетом возникающих ситуаций, поддерживать работоспособность ПММ на уровне Кти- 0,78... 0,85, приводит к снижению затрат на обеспечение работоспособности ММ на 20,.. 25 %.3. Разработаны методологические положения, включающие комплекс ин формационных и технологических процессов подсистемы ситуационно комбинированного обслуживания и ремонта ММ, содержащий функциональ ные, математические, имитационные модели, а также методику оптимизации периодичности контрольных и профилактических воздействий по парку ММ с использованием комплексного показателя качества фуцнкционирования, позво ляющие повысить работоспособность ММ на основе системного подхода к ре шению проблемы. Своевременное реагирование на изменение условий эксплуа тации и технического состояния ММ приводит к повышению работоспособно сти ПММ до уровня вероятности безотказной работы P(t) - 0,75... 0,80.4. Разработана совокупность математических моделей ММ и оптимиза ции параметров комплекса технологических процессов подсистемы СКОР ММ, позволяющая не только анализировать, но и прогнозировать изменение техни ческого состояния ММ в эксплуатации, определять потребность в технических воздействиях с оптимизацией параметров функционирования подсистемы СКОР для обеспечения заданного уровня работоспособности ПММ. Установ лено, что характер снижения работоспособности ММ наиболее адекватно и полно отражается экспоненциальным законом. Определено, что для каждого из четырех периодов эксплуатации ММ параметр экспоненциального закона «, = Я имеет свое значение. При этом принято, что параметр Я является средним зна чением случайной функции потери работоспособности отдельных ММ на дан ном периоде их эксплуатации. Значения параметра Я для наиболее распростра ненных марок ММ находятся в пределах 0,197... 0,245.5. Обосновано применение процессов информационного мониторинга ус ловий эксплуатации и изменения технического состояния ММ, включающих методики сбора, обработки, анализа и накопления необходимой для реализации принципов ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта информации, позволяющих формировать локальные и объединенную базы данных тех нической эксплуатации ММ, использование которых существенно повышает эффективность процессов управления работоспособностью парков ММ. Коэф фициент готовности EDVIM при этом увеличивается на 10... 15 %.6. Оценено влияние изменения технико-эксплуатационных показателей (ТЭП) на качество функционирования ММ, что позволило выполнить анализ технико-экономических показателей функционирования ПММ и определить технический J/"^''" и экономический J/^ индексы жесткости условий эксплуата ции, которые дают возможность интегрального оценивания технико экономических ситуаций эксплуатации парков ММ относительно выбранных временного интервала и качества функционирования. Их численные значения находятся в пределах: J.'"^ "^ = 0,375... 3,750; У,^ = 0,25... 2,00, что говорит о зна чительном разбросе воздействия случайных факторов на уровень работоспо собности ПММ. Определены предельно допустимые численные значения ком плексного показателя качества функционирования ПММ, которые находятся в пределах 1,5... 13,5 мото-ч/руб., что свидетельствует о потенциальных воз можностях реализации комплекса технических воздействий подсистемы СКОР для повышения работоспособности ПММ.

7. Предложена методика кластеризации информационных потоков техни ческой эксплуатации ММ, представляющая собой динамическое «сжатие» ин формации с уменьшением ее объема в 4... 5 раз без ущерба для антиэнтропий ности, позволяющая формировать динамические информационные поля со стояний среды эксплуатации ММ и использовать их для повышения эффектив ности управления работоспособностью ПММ. Установлено, что максимальной плотностью обладают информационные потоки, возникающие в ситуациях, связанных с отказами ММ, эксплуатируемых в жестких условиях с j . ' " ^ ^ " > 3, при этом в локальной области динамического информационного поля заявок на ТО и ТР возникает максимальная напряженность (кластерный скачок).Комплексы технических средств информационного мониторинга и технологических средств, являющиеся необходимыми структурными элементами РСТП, позволяют реализовать преимущества технологических процессов подсистемы СКОР для повышения работоспособности ПММ на обслуживаемой РСТП территории. Это приводит к снижению затрат на обеспечение работоспособности ПММ на 20... 25 %. Затраты на запасные части и эксплуатационные материалы сокращаются при этом на 15... 25 %.8. С помощью экспертных оценок конструктивных, технологических и эксплуатационных параметров обоснованы состав, структура и технология использования комплекса технических средств информационного монито ринга условий эксплуатации и технического состояния мобильных машин, предназначенного для своевременного и качественного формирования, регистрации и обработки информационных потоков, образующих динамические информационные поля заявок на выполнение ТО и ремонта ММ. Суммарные затраты на приобретение и установку рационального комплекса технических средств информационного мониторинга в РСТП составляют около

1,5 млн руб.; сельскими товаропроизводителями обслуживаемого РСТП района использование этого комплекса позволяет получить дополнительную прибыль в размере 2... 5 мня руб. в год.9. Разработана методика реализации комплекса технологических процессов подсистемы СКОР ММ, что привело к повышению эффективности процессов выработки и принятия управленческих решений с целью обеспечения работоспособности ММ в условиях функционирования РСТП, при этом время, затрачиваемое на выработку и принятие управленческих решений, сокращается в 2.. . 3 раза.Подсистема СКОР представлена в виде организованного адаптивного множества формально-аналитических, технических и программных средств, воспринимающих входные информационные, материальные и энергетические потоки, преобразующих их под воздействием живого труда производственного персонала в совокупность услуг технического сервиса, реализация которых позволяет повысить эффективность существующей системы поддержания и вос становления работоспособного состояния ММ в структурах АПК на 22... 28 %, что приводит к повышению работоспособности ПММ до уровня Кти 0,78...0,85. При этом на 14... 22 % возрастает периодичность выполнения плановых ТО, что позволяет снизить затраты на эксплуатационные материалы на 10...15 % и сократить количество отказов ММ в наиболее напряженные периоды их эксплуатации.10. Оценка эффективности реализации основных результатов исследова ний позволила установить, что в отличие от стратегий традиционной системы ТО и ремонта машин подсистема СКОР является ресурсосберегающей и приво дит к повышению качества функционирования ПММ. Затраты на запасные час ти и эксплуатационные материалы сокращаются на 15... 25 %, комплексный показатель качества функционирования ММ увеличивается до 11,5... 15,5 мо то-ч/руб. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы при разработке трех отраслевых программ, одобрены Комитетом сельского хозяйства и продовольствия администрации Читинской области, внедрены в трех районах Читинской области, приняты к внедрению Министерством сельского хозяйства и продовольствия Республики Бурятия.Разработаны и опубликованы методические рекомендации по реализации результатов исследования в практической деятельности региональных структур АПК. Их использование в производстве приводит к повышению уровня работоспособности ПММ до Кти= 0,78... 0,85, росту качества функциониро вания ПММ, сокращению простоев мобильных машин по техническим причинам на 20... 25 % , С учетом этого годовой экономический эффект составил по трем районам Читинской области 33,1 млн/туб. Ожидаемый годовой экономический эффект в расчете на парк ММ Читинской области составляет 215,1 мяпруб. В расчете на парк ММ Республики Бурятия ожидаемый годовой экономический эффект составил 228,92 млн/туб.