close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

1099

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
МАКАРОВА Анна Николаевна
МЕТОДИКА ОПЕРАТИВНОГО КОРРЕКТИРОВАНИЯ
НОРМАТИВОВ ПЕРИОДИЧНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОГО
ОБСЛУЖИВАНИЯ С УЧЕТОМ ФАКТИЧЕСКИХ
УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЕЙ
05.22.10 – Эксплуатация автомобильного транспорта
Автореферат диссертации на соискание учёной степени
кандидата технических наук
Оренбург 2016
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Тюменский государственный
нефтегазовый университет».
Научный руководитель –
Терехов Александр Сергеевич,
доктор технических наук, профессор
Официальные оппоненты:
Васильев Валерий Иванович,
доктор технических наук, профессор,
ФГБОУ ВПО «Курганский государственный
университет», заведующий кафедрой автомобильного транспорта и автосервиса;
Хасанов Ильгиз Халилович,
кандидат технических наук, доцент,
ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный
университет», доцент кафедры технической
эксплуатации и ремонта автомобилей
Ведущая организация –
Набережночелнинский
институт
(филиал)
ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет»
Защита диссертации состоится 28 апреля 2016 г. в 9.00 на заседании диссертационного совета Д 212.181.02, созданного на базе ФГБОУ ВО «Оренбургский
государственный университет», по адресу: 460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13,
ауд. 170215.
С диссертацией и авторефератом диссертации можно ознакомиться в библиотеке и на сайте (www.osu.ru) ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный
университет».
Автореферат диссертации разослан «____» марта 2016 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
Рассоха Владимир Иванович
2
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. При использовании автомобилей в условиях Севера и
Сибири процессы эксплуатации и изменения технического состояния автомобилей
имеют существенные особенности.
Во-первых, характерны тяжелые условия эксплуатации, не учтенные в существующей методике корректирования нормативов технического обслуживания (ТО).
Для определения периодичности ТО, обеспечивающей заданную вероятность безотказной работы, необходимо установить вид и параметры закона распределения наработок на отказ на основе репрезентативной выборки. Но при проведении плановопредупредительных операций ТО большая часть потенциальных отказов предупреждается, в связи с чем возможно получение только усеченной выборки. Точность
определения параметров распределения наработок на отказ с использованием известных методов обработки незавершенных испытаний в этих условиях недостаточна для определения и корректирования нормативов.
Во-вторых, в силу различных причин фактическая периодичность ТО может
существенно отличаться от нормативной, причём недостаточно изучено влияние различных факторов на фактическую периодичность ТО и ее вариацию, а также их влияние на вероятность безотказной работы автомобилей и коэффициент технической
готовности.
Степень разработанности темы. В выполненных ранее исследованиях разработан ряд методов определения и корректирования нормативов периодичности ТО,
но все они имеют допущения и ограничения, снижающие точность расчетов или лимитирующие область использования. Эти методы реализованы в нормативных документах, регламентирующих системы обеспечения работоспособности: в Положении
о ТО и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта (далее – Положение), сервисных книжках. В Положении все многообразие условий эксплуатации
сведено к пяти категориям, норматив периодичности ТО для которых меняется в относительных единицах от 1,0 до 0,6. При этом вариация условий внутри категории
не учитывается.
Ведущие мировые производители автомобилей обычно предлагают простые
методики корректирования нормативов периодичности ТО. Например, для грузовых
автомобилей Мерседес, выполняющих дальние поездки, периодичность ТО составляет 100 тыс. км, а для автомобилей, работающих в тяжелых условиях, норматив может быть снижен до 30 тыс. км. При этом не ясно, что понимается под тяжелыми
условиями и насколько в конкретном случае нужно снизить норматив. Использовать
для корректирования норматива методику из Положения невозможно, поскольку в
данном случае предусматривается более широкий интервал изменения – от 1,0 до
0,3.
Таким образом, существует требующая решения актуальная проблема оперативного корректирования нормативов периодичности ТО автомобилей с учетом специфики условий эксплуатации.
Исследования по теме диссертации выполнялись при финансовой поддержке
Министерства образования и науки РФ в рамках государственного задания высшим
учебным заведениям и научным организациям в сфере научной деятельности (2014–
2015 гг.), стипендией Президента Российской Федерации (2015 г.), а также стипендией Губернатора Тюменской области (2014 г.).
Объект исследования – процесс формирования вероятности безотказной работы автомобилей с учетом фактических условий эксплуатации.
Предмет исследования – закономерности формирования вероятности безотказной работы автомобилей с учетом фактических условий эксплуатации.
3
Области исследований (из паспорта специальности 05.22.10): «…9. Эксплуатационная надежность автомобилей, агрегатов и систем; … 11. Закономерности изменения технического состояния автомобилей и агрегатов, технологического оборудования с целью совершенствования систем технического обслуживания и ремонта,
определения нормативов технической эксплуатации, рациональных сроков службы
автомобилей; … 15. Развитие новых информационных технологий при перевозках,
технической эксплуатации и сервиса…».
Целью работы является повышение технической готовности автомобилей путем оперативного определения и корректирования нормативов периодичности ТО с
учетом требуемого уровня надежности при эксплуатации в различных условиях.
Задачи исследования:
1) разработать модель влияния периодичности ТО на вероятность безотказной
работы автомобилей в условиях предупреждения большей части отказов (с использованием усечённых выборок исходных данных);
2) разработать модель формирования вероятности безотказной работы автомобилей с учётом вариации периодичности ТО (и использованием усечённых выборок
наработок на отказ);
3) установить закономерности влияния среднесуточного пробега и длины
рейса на фактическую периодичность ТО;
4) установить закономерности влияния коэффициента вариации периодичности ТО на вероятность безотказной работы автомобиля;
5) разработать методику практического использования результатов исследований и оценить их эффективность.
Научную новизну определяют положения, выносимые на защиту:
- разработанная модель влияния периодичности ТО на вероятность безотказной работы автомобилей с использованием усечённых выборок исходных данных;
- разработанная модель формирования вероятности безотказной работы автомобилей с учётом вариации периодичности ТО и с использованием усечённых выборок наработок на отказ;
- установленные закономерности влияния среднесуточного пробега и длины
рейса на фактическую периодичность ТО;
- установленные закономерности влияния коэффициента вариации периодичности ТО на вероятность безотказной работы автомобиля.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Теоретическая значимость заключается в установлении закономерностей и
разработке моделей формирования вероятности безотказной работы автомобилей в
условиях предупреждения большей части отказов и вариации фактической периодичности ТО.
Практическая значимость заключается в разработке методики оперативного
определения и корректирования нормативов периодичности ТО в зависимости от
фактических условий эксплуатации, использование которой позволяет более точно
определять нормативы, а также снижать на этой основе количество отказов и потери
от простоев автомобилей в текущем ремонте.
Методология и методы исследований. В качестве общей методологии исследований выбран системный подход. В основе методологии теоретических исследований лежит логический метод. Кроме него применяется ряд частных методов: анализ и синтез, аксиоматический и гипотетический методы, метод интерпретации, корреляционно-регрессионный анализ, имитационное моделирование, планирование
эксперимента, активный имитационный и пассивный натурный эксперименты.
Степень достоверности результатов. Достоверность результатов обеспечена
корректным построением математических моделей, проверкой их адекватности ис-
4
следуемому процессу. Сформулированные в диссертации научные положения, выводы и рекомендации основаны на теоретических исследованиях и подтверждены
достаточным объемом экспериментальных данных, обработанных по корректным
методикам.
Апробация результатов. Основные результаты исследований обсуждались и
получили одобрение на научно-практических конференциях: международных –
«Проблемы функционирования систем транспорта» (Тюмень, 2010, 2013, 2014,
2015), «Транспортные и транспортно-технологические системы» (Тюмень, 2011,
2014, 2015), «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень, 2011, 2013), «Инновации и
исследования в транспортном комплексе» (Курган, 2015); всероссийских – «Организация и безопасность дорожного движения» (Тюмень, 2015), «Новые технологии –
нефтегазовому региону» (Тюмень, 2015), «Сервис автомобилей и технологических
машин» (Тюмень, 2011, 2014).
Реализация результатов работы. Разработанная методика внедрена в Управлении технологического транспорта, специальной техники и автомобильных дорог
ОАО «Сургутнефтегаз», в Управлении технологического транспорта и специальной
техники ООО «Газпром трансгаз Сургут». Кроме того, результаты исследований используются в учебном процессе ТюмГНГУ.
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 27 статьях,
в том числе 8 – в рецензируемых периодических изданиях из «Перечня …», получено
свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, основных результатов и выводов, списка литературы (196 наименований), 6
приложений (51 страница). Объем диссертации составляет 208 страниц (в том числе
20 таблиц и 72 иллюстрации).
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность темы, излагаются цель, научная
новизна, практическая значимость исследования, а также основные положения, выносимые на защиту.
Первый раздел посвящен анализу состояния вопроса. В результате изучения
ранее выполненных исследований установлено следующее.
Вопросам обеспечения надежности машин и автомобилей, в частности, посвящено большое количество исследований. Разработаны методы определения периодичности профилактических воздействий. Применительно к автомобилям такие методы классифицировал и реализовал в ряде научных и практических работ Кузнецов Е.С. Определением и корректированием нормативов периодичности ТО занимался ряд научных организаций (НИИАТ, НАМИ, ВНИИБД, ГосавтотрансНИИпроект, НПО «Автотранстехника» и др.), высших учебных заведений (МАДИ,
ОГУ, СибАДИ, ТюмГНГУ, СФУ и др.), а также производители автомобилей. Частные вопросы по определению и корректированию периодичности ТО автомобилей
разных типов, различных агрегатов и систем решались в исследованиях Васильева
В.И., Власова В.М., Данилова О.Ф., Денисова А.С., Кузьмина Н.А., Максимова В.А.,
Макаровой И.В, Певнева Н.Г., Резника Л.Г., Ременцова А.Н., Хабибуллина Р.Г., Апсина В.П., Вохмина Д.М., Живова С.В., Зубрицкаса И.И., Залознева И.П., Катаргина
В.Н., Лисина В.А., Хасанова И.Х., Цветкова Д.Г. и др.
В нормативных документах устанавливаются предельные значения нормативной периодичности ТО, но методика определения значений для конкретных условий
не приводится. Поэтому скорректировать периодичность ТО для достижения заданной вероятности безотказной работы не представляется возможным. В выполненных
5
ранее исследованиях эта проблема решается по-разному, но с теми или иными допущениями.
Периодичность ТО считается в них постоянной, в то время как фактическая
периодичность в большинстве случаев существенно отличается от нормативной. На
вариацию наработок до ТО влияет ряд факторов, наиболее значимыми из которых
являются суточный пробег и длина рейса. Чаще всего в исследованиях рассматриваются метод определения периодичности ТО по допустимому уровню безотказности,
различные вариации технико-экономического и экономико-вероятностного методов.
Анализ выполненных ранее исследований показывает, что два последних метода малочувствительны к изменению периодичности ТО в зоне фактических ее значений, а
разница между минимумом и максимумом суммарных затрат, по которым проводится оптимизация, не превышает погрешности расчетов. Так, например, в исследованиях Данилова О.Ф. и Кузнецова А.С. показано, что при изменении периодичности
ТО в широком диапазоне суммарные удельные затраты на ТО и ремонт изменяются
не более, чем на 7 %, что соизмеримо с погрешностью.
При определении периодичности ТО по допустимому уровню безотказности
необходимо знать вид и параметры закона распределения наработок на отказ. Получение этой информации возможно только при наличии репрезентативной выборки
наработок. Но в условиях, когда проводятся планово-предупредительные операции
ТО, то есть большая часть отказов предупреждается, возможно получение только
усеченной выборки.
Точность определения параметров распределения наработок на отказ с использованием традиционных методов обработки незавершенных испытаний при доле отказавших элементов менее 0,5 недостаточна для определения и корректирования
нормативов. При корректировании на этой основе периодичности ТО доля отказавших элементов будет существенно меньше, поэтому известные методы не обеспечивают получение достаточной точности результата. В частности, по данным НАМИ,
при доле отказавших элементов около 10 % ошибка определения среднего ресурса
составляет около 45 %.
Проведенный анализ позволил сформулировать задачи исследования, решение
которых обеспечивает достижение поставленной цели.
Второй раздел посвящен теоретическим исследованиям. Для реализации системного подхода производится декомпозиция изучаемой системы. Структура служит основой для создания имитационных моделей как системы в целом, так и отдельных подсистем. Выявление общих закономерностей процессов формирования
вероятности безотказной работы автомобилей, структурирование исследуемой системы дает возможность использовать дедуктивный метод для получения частных
решений.
Теоретической основой для разработки практических методов является концепция определения и корректирования нормативов периодичности ТО автомобилей, включающая следующие четыре аксиомы и два следствия.
Аксиомы:
1) вероятность безотказной работы автомобилей зависит от периодичности
ТО;
2) фактическая периодичность ТО в большинстве случаев не может быть реализована на уровне нормативной, она или больше, или меньше её;
3) в условиях проведения планово-предупредительных операций ТО невозможно получить полную выборку наработок на отказ рассматриваемых элементов
автомобилей;
4) при обработке усечённых выборок наработок на отказ с малой долей отказавших элементов невозможно установить закон распределения.
Следствия:
6
а) для моделирования вероятности безотказной работы в период между последовательными ТО необходимо использовать непараметрические методы;
б) при определении периодичности ТО необходимо учитывать вариацию ее реализуемых значений.
На основе анализа ранее выполненных исследований и разработки ряда гипотез об изменении затрат на ТО и текущий ремонт (ТР), а также вероятности безотказной работы и коэффициента технической готовности при изменении периодичности ТО выдвинуто предположение, что при определении и корректировании нормативов периодичности ТО в качестве целевой функции целесообразно выбирать минимум разности между заданной Rд и реализуемой  вероятностью безотказной работы:
д −  = (то ()) → .
(1)
Для реализации теоретического подхода к решению задачи определения периодичности ТО в условиях предупреждения большей части отказов рассчитываются
вероятности отказа в точках L1, L2 , … , Lm интервала наработки 0 … LТО:
F ( L1 ) 
1
2
m
; F ( L2 )  ; …; F ( Lm )  .
N
N
N
Рассматриваются m пар значений Li и F(Li). Они отражают влияние наработки
на вероятность отказа. Эти значения аппроксимируются уравнением регрессии. По
полученному уравнению определяется значение LТО, при котором F(LТО)=Fд. Предварительный анализ графического вида рассматриваемой зависимости в интервале 0
… LТО позволил предположить, что в качестве модели можно использовать экспоненту или полином. При использовании экспоненты вида () = 0  1 периодичность ТО можно определить по модели:
ТО = (ln⁡(1 − д ) − ln⁡(0 ))/1 .
(2)
Проверка этой гипотезы и выбор наилучшей из перечисленных моделей производится на основе экспериментальных исследований.
С использованием
описанного
выше подхода разраНачало
ботана имитационная
Нет
Фиксация отказа
L >L
модель формироваN
=N +1
Ввод
ния вероятности безДа
N, M , V
отказной работы авi=i+1
томобилей с учетом
Ввод
вариации периодичM ,V
Нет
ности ТО и использоi>N
i=1
ванием
усеченных
Да
выборок наработок
Расчет вероятности
на отказ (рис. 1).
Генерирование L
безотказной работы
На основе анаR =(N - N )/N
лиза выполненных
Печать R
ранее исследований
Генерирование L
выдвинута гипотеза о
том, что наибольшее
Конец
влияние на отклонение периодичности
Рис. 1. Укрупненный алгоритм расчета вероятности
ТО от нормативного
безотказной работы
значения оказывают
i
L
Lто
ТОi
Отк.
L
Lто
i
Отк.
ТОi
7
Отк.
суточный пробег и длина рейса. Исходя из изложенных выше аксиом и анализа системы формирования фактической периодичности ТО разработана имитационная
модель влияния среднесуточного пробега и длины рейса на фактическую периодичность ТО, алгоритм которой представлен на рис. 2.
При рассмотрении закономерности влияния среднесуточного пробега и длины рейса на
фактическую периодичность ТО
в качестве исходных принципов
приняты аксиомы 1 и 2 из концепции определения и корректирования нормативов периодичности ТО автомобилей, а также
сформулированы
следующие
частные аксиомы:
– фактическая периодичность ТО есть сумма случайных
значений длины рейса в период
между двумя последовательными обслуживаниями;
– если
длина
рейса
меньше суточного пробега, то
фактическая периодичность ТО
есть сумма случайных значений
суточных пробегов;
– если длина рейса (суточный пробег) – случайная величина, то и периодичность ТО
есть тоже случайная величина.
Далее разработан ряд гипотез о виде закономерности
влияния суточного пробега и
длины рейса на фактическую пеРис. 2. Алгоритм имитационной модели влияния
риодичность ТО. Фактическая
среднесуточного пробега и длины рейса на
периодичность ТО характеризуфактическую периодичность ТО
̅̅̅̅̅
(ф)
ется средним значением ТО и
коэффициентом вариации ТО . Суточный пробег рассматривается в том случае, когда он превышает или равен длине рейса. В ином случае он не имеет значения, и
рассматривается длина рейса. Для характеристики длины рейса (суточного пробега)
также используется среднее значение р и коэффициент вариации р . Разработаны
гипотезы о виде однофакторных и многофакторных моделей рассматриваемых зависимостей. Выдвинутые гипотезы проверяются на основе эксперимента.
Третий раздел посвящен экспериментальным исследованиям.
В теоретических исследованиях выдвинуты предположения о том, что асимптотика и чувствительность Зсум. к изменению LТО зависят от отношения стоимости ТР
8
(С
+⁡П )
и потерь от простоев в ТР к стоимости ТО и потерь от простоев в ТО (С ТР +⁡ПТР ). ПроТО
ТО
верка гипотез осуществлялась на основе имитационного эксперимента. Для этого
была разработана имитационная модель
изучаемой системы.
Результаты эксперимента показали, что наличие или отсутствие экстремума на кривой Зсум.=f(LТО) зависит
не только от рассматриваемого отношения, но и от вариации наработок на отказ. На графике рис. 3 показаны зоны
немнотонности рассматриваемой зависимости.
Рис. 3. Зона немонотонности зависимости
Для оценки влияния периодичноЗсум. = (ТО )
сти ТО на суммарные затраты в районе
их минимума проведен имитационный эксперимент по определению доверительного
интервала LТОо при различных погрешностях оценки суммарных затрат dC. Величина
(С +⁡П )
доверительного интервала LТОо зависит от величины отношения (С ТР+⁡ПТР ). Чем больше
ТО
ТО
это отношение, тем ýже доверительный интервал. При увеличении погрешности
определения суммарных затрат
величина доверительного интервала LТОо возрастает. Во всех случаях доверительный интервал
имеет достаточно большую величину (рис. 4): при погрешности
определения суммарных затрат
1 % и отношении затрат на ТР к
затратам на ТО, равном 10,0, доверительный интервал составляет
15,9 % от LТОо, а при погрешности
Рис. 4. Влияние погрешности определения
суммарных затрат на величину доверительного
10 % и таком же отношении заинтервала LТОо
трат – 53,3 %. Поэтому область
использования технико-экономического метода имеет соответствующие ограничения. Таким образом, на основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований подтверждена гипотеза о целевой функции.
Для проверки гипотезы о виде модели влияния периодичности ТО на вероятность безотказной работы автомобилей в условиях предупреждения большей части
отказов проведены имитационные эксперименты. Генерировались выборки наработок на отказ элементов машин, распределенные по нормальному, логарифмически
нормальному законам и закону Вейбулла. Рассчитывались эмпирические значения
вероятности отказа в интервале F(L) = 0 … 0,2. Пары значений Li и F(Li) аппроксимировались интегральной функцией распределения, полиномом второго порядка и
экспонентой (рис. 5). Наименьшую среднюю ошибку аппроксимации обеспечивает
экспоненциальная модель. Для нее максимальное значение составило 2,15 %, а ми-
9
нимальное – 0,6 %. Более низкие значения ошибки аппроксимации в ключевых точках – при вероятности безотказной работы 0,90 и 0,95 – имеет также экспоненциальная модель: 0,90= 0,06 … 2,58 %; 0,95 = 0,02 … 1,39 %.
Учитывая: а) более высокую точность экспоненциальной
модели; б) то, что полином второй степени имеет перегиб в области малых наработок, что противоречит физическому смыслу;
в) невозможность с достаточной
точностью оценить параметры
законов распределений при малой доле реализованных наработок на отказ, предпочтение следует отдать экспоненциальной
Рис. 5. Аппроксимация эмпирических значений
модели. Для приведенного на
вероятности отказа экспоненциальной моделью:
рис. 5 примера модель имеет
– экспериментальные значения вероятности отказа;
вид:
– экспоненциальная модель; – восстановленные
() = 3,1 ∙ 10−5 ⁡ 0,74⁡ . (3)
значения интегральной функции распределения
Проверка
адекватности
имитационной модели формирования вероятности безотказной работы автомобилей
с учетом вариации периодичности ТО и использованием усеченных выборок наработок на отказ выполнена на основе сравнительных экспериментов. Сначала получены данные о фактических наработках на отказ в циклах до очередного ТО, а также
данные о фактических периодичностях ТО в семи транспортных предприятиях ОАО
«Сургутнефтегаз». На основе данных о наработках на отказ определены численные
значения параметров экспоненциальной модели зависимости вероятности отказа от
наработки. Затем выполнена статистическая обработка данных о фактических периодичностях ТО. Оценка адекватности имитационной модели
эксперименту проводилась по
критерию Фишера. Дисперсионное отношение составило 3,41. С
вероятностью 0,90 это значение
превышает табличное, равное
3,05.Средняя ошибка аппроксимации составила 0,61 %.
Для оценки факторов, влиРис. 6. Априорная диаграмма рангов факторов,
яющих на отклонение фактичевлияющих на отклонение фактической
ской периодичности ТО от норпериодичности ТО от нормативного значения:
X1 – средняя
длина
рейса;
X2 – технологическая мативного значения, на основе
дисциплина; X3 – размер и структура предприятия; X4 – анализа ранее выполненных исвеличина норматива; X5 – пропускная способность зоны
следований сформирован их исТО; X6 – метод планирования постановки автомобилей на
ТО; X7 – специфика обслуживаемого производства; X8 – ходный перечень (рис. 6). С использованием метода априоробеспеченность материалами для проведения ТО
10
ного ранжирования установлено, что наибольшее влияние на фактическую периодичность ТО оказывают: X1 – средняя длина рейса; X2 – технологическая дисциплина; X5 – пропускная способность зоны ТО. Поскольку X2 и X5 – управляемые
факторы, то, воздействуя на них, можно нивелировать негативное влияние на периодичность ТО. Управлять длиной рейса при выполнении определенного транспортного задания практически невозможно (возможно только в некоторых случаях в небольших пределах путем оптимизации маршрута движения). Поэтому данный фактор необходимо учитывать при определении и корректировании нормативов периодичности ТО.
Проверка адекватности имитационной модели влияния среднесуточного пробега и длины рейса на фактическую периодичность ТО выполнялась путем сравнения фактических периодичностей ТО, полученных на предприятиях ОАО «Сургутнефтегаз» на основе пассивного эксперимента, и расчетных значений, полученных
для тех же условий на имитационной модели. Оценка адекватности имитационной
модели экспериментальным
данным при расчете значений средней периодичности
ТО проводилась по критерию Фишера. Дисперсионное отношение составило
13,80. С вероятностью 0,99
это значение превышает табличное. Средняя ошибка аппроксимации
составила
1,86 %.
Для проверки гипотезы о виде двухфакторной
Рис. 7. Влияние среднего значения и коэффициента
модели влияния длины
вариации длины рейса на среднюю фактическую
рейса и коэффициента варипериодичностью ТО
ации длины рейса на фактическую
периодичность
определены численные значения параметров модели и рассчитаны ее статистические
характеристики. В графическом виде модель представлена на рис. 7. Модель имеет
следующий вид:
̅̅̅̅̅
(ф)
ТО = 1,03 + 0,71р + 0,038р + 0,37р р .
(4)
Двухфакторная модель зависимости коэффициента вариации периодичности
ТО от длины рейса и коэффициента вариации длины рейса (рис.8) имеет вид:
ТО = 0,013 + 0,22р + 0,05р + 0,34р р + 0,0082р − 1,232р р .
(5)
Проверка гипотезы о виде математической модели влияния вариации периодичности ТО на вероятность безотказной работы автомобилей проводилась на основе имитационного эксперимента. Анализ результатов, полученных для разных значений средней периодичности ТО, показал, что наилучшую аппроксимацию экспериментальных данных обеспечивает полином третей степени.
Полученная модель не позволяет в полной мере судить о рассматриваемой закономерности, поскольку с изменением среднего значения фактической периодич-
11
ности ТО численные значения параметров математической модели влияния вариации периодичности ТО на вероятность безотказной работы меняются. Поэтому для
большей наглядности на основе полного факторного активного имитационного эксперимента получена двухфакторная модель (рис. 9):
(ТО ) = 0,938 + 0,41ТО − 0,32ТО − 0,372ТО + 0,0852ТО + 0,0223ТО − 0,833ТО . (6)
Проверка по критерию
Фишера показала адекватность модели экспериментальным данным с вероятностью 0,99, средняя ошибка аппроксимации – 2,41 %.
Четвертый раздел посвящен использованию результатов исследований.
Для определения или
корректирования норматива
периодичности ТО необхоРис. 8. Влияние относительной длины рейса в долях от
димо собрать данные об отканормативной периодичности ТО и коэффициента
зах, исходя из планового знавариации длины рейса на коэффициент вариации
чения коэффициента техничепериодичности ТО
ской готовности (КТГ), определить заданную вероятность
отказа и рассчитать норматив
с использованием разработанной в диссертации методики.
Предлагается два варианта
расчетов: для подготовленных
пользователей, с помощью
Microsoft Excel; для менее
подготовленных – с использованием специальной разработанной программы.
Рис. 9. Влияние среднего значения и коэффициента
Определение потенцивариации периодичности ТО на вероятность
альной вероятности безотказбезотказной работы
ной работы автомобилей, работающих в специфических
условиях эксплуатации, с учетом распределения длины рейса производится в следующем порядке:
1) на основе фактических данных рассчитываются средняя длина рейса и коэффициент вариации длины рейса;
2) исходя из средней длины рейса и коэффициента вариации длины рейса, по
номограмме рис. 10 определяется средняя периодичность ТО;
3) исходя из средней длины рейса и коэффициента вариации длины рейса, по
номограмме рис. 11 определяется коэффициент вариации периодичности ТО;
4) исходя из среднего значения и коэффициента вариации периодичности ТО,
по номограмме рис. 12 определяется вероятность безотказной работы.
12
Полученное значение вероятности безотказной работы можно сравнить с фактическим, и оценить резервы повышения надежности автомобилей. При этом,
прежде всего, необходимо рассмотреть варианты снижения отклонений от нормативной периодичности ТО за счет оптимизации длины рейсов, а также снижения коэффициента вариации длины рейса, например, закреплением автомобилей за определенными маршрутами.
Рис. 10. Влияние среднего значения и
коэффициента вариации длины рейса на
среднюю периодичность ТО
Рис. 11. Влияние среднего значения и
коэффициента вариации длины рейса на
коэффициент вариации периодичности ТО
Оценка эффективности результатов
исследований состоит в определении
уровня реализации цели в соответствии с
целевой функцией. В качестве примера
для расчета эффекта от корректирования
нормативов периодичности ТО выбраны
автомобили-самосвалы MAN TGA 40.410.
По рекомендации завода-изготовителя для
них установлена периодичность ТО, равная 40 000 км. Но практика использования
Рис. 12. Влияние среднего значения и
автомобилей в тяжелых дорожных услокоэффициента вариации периодичности
виях показала, что количество отказов доТО на вероятность безотказной работы
статочно велико, КТГ составляет только
0,75. Выбор нормативов и оценка эффекта
от их изменения проводилась на основе выполненных исследований. В результате
было установлено, что для обеспечения КТГ=0,92 необходимо обеспечить вероятность безотказной работы 0,95 (по объектам обслуживания, включенным в перечень
операций ТО), что соответствует в рассматриваемом случае периодичности ТО
25 000 км. Расчеты показали, что при изменении норматива увеличиваются удельные
затраты на ТО, а потери прибыли из-за простоев в ТР снижаются. Экономический
эффект составляет 7 124 руб. на один автомобиль в год.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
1. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований
решена научно-практическая задача по повышению надежности автомобилей путем
оперативного определения и корректирования периодичности технического обслуживания при эксплуатации в различных условиях.
13
2. Показано, что при определении и корректировании нормативов периодичности ТО в качестве целевой функции целесообразно выбирать минимум разности
между заданной и реализуемой вероятностью безотказной работы. Установлены границы применимости технико-экономического метода определения периодичности
ТО.
3. Установлено, что для определения периодичности ТО автомобилей в случае, когда нет полной репрезентативной выборки наработок на отказ, можно аппроксимировать зависимость эмпирической вероятности отказа от наработки экспоненциальной моделью, и по ней рассчитывать периодичность ТО, обеспечивающую заданную вероятность безотказной работы.
4. Разработана имитационная модель формирования вероятности безотказной
работы автомобилей с учетом вариации периодичности ТО и с использованием усеченных выборок наработок на отказ. Проверка по критерию Фишера показала ее
адекватность с вероятностью не ниже 0,90.
5. Разработана имитационная модель влияния среднесуточного пробега и
длины рейса на фактическую периодичность ТО. Проверка по критерию Фишера показала ее адекватность с вероятностью не ниже 0,95. Установлен вид двухфакторной
модели влияния длины рейса и коэффициента вариации длины рейса на фактическую
периодичность ТО. Установлен вид двухфакторной модели зависимости коэффициента вариации периодичности ТО от длины рейса и коэффициента вариации длины
рейса.
6. Установлено, что влияние коэффициента вариации периодичности ТО на вероятность безотказной работы автомобилей описывается полиномом третьей степени. Проверка по критерию Фишера показала его адекватность с вероятностью 0,99.
7. Разработаны методики практического использования результатов исследований, направленные на оперативное определение и корректирование нормативов
периодичности ТО для специфических условий эксплуатации. Разработаны программные продукты для реализации имитационных моделей рассматриваемых процессов. Результаты исследований внедрены в Управлении технологического транспорта, спецтехники и автомобильных дорог ОАО «Сургутнефтегаз», в Управлении
технологического транспорта и специальной техники ООО «Газпром трансгаз Сургут». Эффект от использования методики образуется за счет более точного определения нормативов с учетом фактических условий, снижения на этой основе количества отказов, а также потерь от простоев автомобилей в текущем ремонте.
8. Дальнейшие исследования в этой области следует направить на установление закономерностей формирования вероятности безотказной работы автомобилей
при вариации условий и интенсивности эксплуатации.
Основное содержание диссертационных исследований изложено в следующих
публикациях.
Публикации в рецензируемых изданиях из «Перечня …» ВАК
1. Макарова, А.Н. Уточнение периодичности технического обслуживания автомобилей
в эксплуатации [Текст] / А.Н. Макарова // Научно–технический вестник Поволжья. – 2014. –
№ 1. – С. 117–120.
2. Макарова, А.Н. Интервальный метод генерирования случайных чисел [Текст] / А.Н.
Макарова // Научно–технический вестник Поволжья. – 2014. – № 2. – С. 41–43.
3. Терехов А.С. Оценка надёжности пневматической подвески автобусов большого
класса [Текст] / А.С. Терехов, А.Н. Макарова, А.В. Мальшаков // Научно–технический вестник
14
Поволжья. – 2014. – № 3. – С. 232–235.
4. Абакумов, Г.В. Корректирование режимов технического обслуживания автомобилей
при эксплуатации в переменных условиях [Текст] / Г.В. Абакумов, В.Г. Логачев, А.Н. Макарова
// Научно–технический вестник Поволжья. – 2014. – № 3. – С. 54–57.
5. Сапоженков, Н.О. Влияние сезонных условий на надежность элементов электрооборудования автомобилей [Текст] / Н.О. Сапоженков, А.Н. Макарова // Научно–технический вестник Поволжья. – 2014. – № 6. – С. 318–320.
6. Захаров, Н.С. Оценка надежности автомобилей с учетом вариации фактической периодичности технического обслуживания [Текст] / Н.С. Захаров, В.Г. Логачев, А.Н. Макарова //
Известия Тульского государственного университета. – 2012. – № 12. – Ч. 2. – С. 186–191.
7. Логачев, В.Г., Макарова А.Н. Модель формирования вероятности безотказной работы
машин с учетом вариации периодичности технического обслуживания [Текст] / В.Г. Логачев,
А.Н. Макарова // Вестник Курганской ГСХА. – 2015. – №4. – С. 45-47.
8. Логачев, В.Г. Корректирование нормативов периодичности технического обслуживания машин с учетом специфики условий эксплуатации [Текст] / В.Г. Логачев, А.Н. Макарова
// Вестник Курганской ГСХА. – 2015. – №4. – С. 55-56.
Публикации в прочих изданиях
9. Макарова, А.Н. Classification of faults and malfunctions of automobiles [Текст] / А.Н.
Макарова // Проблемы функционирования систем транспорта: материалы международ. науч.–
практ. конф. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2010. – С. 17–18.
10.
Макарова, А.Н. Моделирование закономерностей изменения потока отказов по
наработке [Текст] // Транспортные и транспортно–технологические системы: материалы международ. науч.–техн. конф. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. – С. 65–68.
11. Макарова, А.Н. Имитационная модель для определения периодичности ТО с учетом
требуемого уровня надежности автомобилей [Текст] / А.Н. Макарова // Нефть и газ Западной
Сибири: материалы международ. науч.–техн. конф. Том IV. Автомобильно–дорожные проблемы нефтегазового комплекса. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2013. – С. 143–146.
12. Макарова, А.Н. Разработка метода корректирования периодичности ТО автомобилей [Текст] / А.Н. Макарова // Проблемы функционирования систем транспорта: материалы
всеросс. заочной науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. – Тюмень:
ТюмГНГУ, 2013. – С. 169-173.
13. Макарова, А.Н. Изменение потока отказов машин по наработке [Текст] / А.Н. Макарова // Нефть и газ Западной Сибири: материалы международ. науч.–техн. конф. Том XI. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2013. – С. 143–146.
14. Макарова, А.Н. Стратегия корректирования периодичности и перечня операций технического обслуживания [Текст] / А.Н. Макарова // Транспортные и транспортно–технологические системы: материалы международ. науч.–техн. конф. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2014. – С.
171–174.
15. Макарова, А.Н. Определение периодичности технического обслуживания автомобилей на основе усеченной выборки наработок на отказ [Текст] / А.Н. Макарова // Проблемы
функционирования систем транспорта: материалы всеросс. науч.–техн. конф. Том. 2. – Тюмень:
ТюмГНГУ, 2014. – С. 31–35.
16. Макарова, А.Н. Обеспечение исправного технического состояния автомобилей путем уточнения периодичности технического обслуживания в эксплуатации [Текст] / А.Н. Макарова // Организация и безопасность дорожного движения: сборник материалов VIII всеросс.
науч.–практ. конф. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2015. – С. 198–201.
17. Макарова, А.Н. Структура изучаемой системы при определении и корректировании
нормативов периодичности технического обслуживания автомобилей [Текст] / А.Н. Макарова
// Транспортные и транспортно-технологические системы: материалы международ. науч.-техн.
конф. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2015. – С. 196-200.
18. Макарова, А.Н. Концепция определения и корректирования нормативов периодичности технического обслуживания автомобилей в эксплуатации [Текст] / А.Н. Макарова //
Транспортные и транспортно-технологические системы: материалы международ. науч.-техн.
конф. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2015. – С. 201-203.
19. Макарова, А.Н. Модель закономерности влияния среднесуточного пробега и длины
15
рейса на фактическую периодичность ТО [Текст] / А.Н. Макарова // Новые технологии – нефтегазовому региону: материалы всеросс. с международным участием науч.-практ. конф. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2015. – С. 68-70.
20. Захаров, Н.С. Определение периодичности технического обслуживания с учетом
требуемого уровня надежности автомобилей [Текст] / Н.С. Захаров, А.Н. Макарова // Сервис
автомобилей и технологических машин: материалы всеросс. науч.–практ. конф. – Тюмень:
ТюмГНГУ, 2011. – С. 89–91.
21. Захаров, Н.С. Влияние периодичности технического обслуживания на вероятность
безотказной работы автомобилей [Текст] / Н.С. Захаров, А.Н. Макарова // Сервис автомобилей
и технологических машин: материалы всеросс. науч.–практ. конф. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2011.
– С. 91–93.
22. Захаров, Н.С. Методика оценки эффективности мероприятий, направленных на
обеспечение своевременного проведения технического обслуживания автомобилей [Текст] /
Н.С. Захаров, А.Н. Макарова // Сервис автомобилей и технологических машин: материалы всеросс.–практ. конф. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. – С. 128–129.
23. Захаров, Н.С. Оценка увеличения времени работы автомобилей на линии при внедрении мероприятий, направленных на корректирование режимов технического обслуживания
[Текст] / Н.С. Захаров, А.Н. Макарова // Сервис автомобилей и технологических машин: материалы всеросс. науч.–практ. конф. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. – С. 130–131.
24. Захаров, Н.С. Failure streams regularities changes during the time of operation [Текст] //
Н.С. Захаров, Н.И. Кузьмицкая, А.Н. Макарова // Нефть и газ Западной Сибири: материалы
международ. науч.–техн. конф. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. – С. 149–152.
25. Захаров, Н.С. Simulation modeling use for automobiles maintenance periodicity determination [Текст] / Н.С. Захаров, Н.И. Кузьмицкая, А.Н. Макарова // Проблемы функционирования
систем транспорта: материалы всеросс. научн.–практ. конф. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2012. – С.
19–24.
26. Захаров, Н.С. Оперативное корректирование нормативов технического обслуживания автомобилей [Текст] / Н.С. Захаров, А.Н. Макарова // Транспортные и транспортно-технологические системы: материалы международ. науч.-техн. конф. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2015. –
С. 115-117.
27. Захаров, Н.С. Формирование целевой функции исследований при определении и
корректировании нормативов периодичности технического обслуживания автомобилей [Текст]
/ Н.С. Захаров, А.Н. Макарова // Инновации и исследования в транспортном комплексе: материалы третьей международ. науч.-практ. конф. Ч. 1. – Курган: ЗАО «Курганстальмост», 2015. –
С. 179-184.
Охранные документы на результаты интеллектуальной деятельности
28. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014616162.
Имитационная модель для определения периодичности ТО с учетом требуемого уровня надежности автомобилей / А.Н. Макарова. – Заявка №2014613535 от 18.04.2014, дата регистрации в
Реестре программ для ЭВМ 11.06.2014.
Подписано в печать 25.02.2016. Формат 60×90 1/16.
Усл. печ. л. 1,0. Тираж 120 экз. Заказ № ______
Библиотечно-издательский комплекс
федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего образования
«Тюменский государственный нефтегазовый университет».
625000, Тюмень, ул. Володарского, 38.
Типография библиотечно-издательского комплекса.
625039, Тюмень, ул. Киевская, 52.
16
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
4
Размер файла
828 Кб
Теги
1099
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа