Раздел 5. Контроль технического состояния и надежность

5.1. Стратегии и системы контроля технического состояния

Для обеспечения работоспособности автомобилей необходимо выполнять профилактические и ремонтные операции. Эти операции выполняет персонал инженерно-технической службы, т. е. ремонтные рабочие, техники, инженеры. Для обеспечения необходимых условий качественного выполнения операций ТО и ремонта и повышения производительности труда персонала используются средства труда, которые, вовлекаясь в производственный процесс, превращаются в основные производственные фонды, имеющие активную и пассивную части. Применительно к технической эксплуатации пассивная часть основных фондов - это здания, сооружения, коммуникации, создающие необходимые условия для выполнения ТО и ремонта, а активная - средства механизации и автоматизации (роботизации).

Характерной особенностью работы этих средств обслуживания является изменяющийся во времени поток требований на работу средств обслуживания, а также переменные трудоемкость и продолжительность устранения неисправностей.

Системы, в которых переменными и случайными являются моменты поступления требований на обслуживание и продолжительность самих обслуживании, называются системами массового обслуживания (СМО). Примерами СМО в области технической эксплуатации автомобильного транспорта являются: посты, линии, участки ремонтных мастерских, предприятий автомобильного транспорта, склады запасных частей, топливо- и маслораздаточные колонки АЭС и др.

Система массового обслуживания состоит из следующих основных элементов: входящего потока объектов, требующих обслуживания и называемых здесь требованиями, очереди, обслуживающих аппаратов и выходного потока требований.

Входящий поток требований представляет собой совокупность требований на удовлетворение потребностей в проведении определенных работ. Заявки поступают в некоторые случайные моменты времени. Поэтому число требований, поступающих в систему в единицу времени, является случайной величиной, а входящий поток представляет собой случайный процесс, который, как правило, описывается законом Пуассона. Требования могут быть однородными и неоднородными.

Обслуживающие аппараты – это совокупность отдельных рабочих, звеньев, бригад с необходимым оборудованием, средствами механизации, инструментом и оснасткой. При проведении ТО – это бригады, при ТР рабочие посты, на вспомогательных участках – отдельные рабочие и т. д.

Очередь образуется в том случае, когда пропускная способность обслуживающих аппаратов недостаточна по отношению к входящему потоку требований. Величина входящего потока имеет вариацию относительно математического ожидания.

Выходящий поток требований в зависимости от характеристики СМО составляют в общем случае обслуженные и необслуженные требования. Для автомобильного транспорта обязательным является выполнение необходимых работ по обслуживанию и ремонту, т.е. выходящий поток, как правило, состоит из обслуженных требований, т. е. Работоспособных автомобилей.

Системы массового обслуживания классифицируются следующим образом:

по ограничениям на длину очереди – с потерями, без потерь и с ограничением по длине очереди. В системах с потерями требование покидает ее, если все обслуживающие аппараты заняты. В системах без потерь требование «встает» в очередь, если все аппараты заняты. Могут существовать ограничения на длину очереди или на время нахождения в ней;

по количеству каналов обслуживания — одно- и многоканальные;

по типу обслуживающих аппаратов — однотипные (универсальные) и разнотипные (специализированные);

по порядку обслуживания — одно- и многофазовые. Однофазовые – это такие системы, в которых требование обслуживается на одном посту. При многофазовом обслуживании требование последовательно проходит несколько обслуживающих аппаратов, например на поточной линии ТО;

по числу обслуживающих аппаратов – ограниченное и неограниченное;

по приоритетности обслуживания – с приоритетом и без приоритета.

С приоритетом – это такие системы, в которых ряд требований будет обслуживаться в первую очередь независимо от наличия очереди других требований, например заправка топливом вне очереди автомобилей скорой медицинской помощи.

Без приоритета – требования обслуживаются в порядке поступления в систему;

по величине входящего потока требований – с ограниченным и неограниченным потоком;

по структуре системы — замкнутые и открытые. Замкнутые – это такие системы, в которых входящий поток требований зависит от числа обслуженных требований. Открытые – входящий поток требований не зависит от числа обслуженных требований;

по взаимосвязи обслуживающих аппаратов – с взаимопомощью и без нее.

В системах без взаимопомощи параметры пропускной способности и производительности обслуживающих аппаратов постоянны и не зависят от загрузки или простоя других аппаратов.

В системах с взаимопомощью пропускная способность обслуживающих аппаратов будет зависеть от занятости других аппаратов.

Взаимопомощь между постами и исполнителями характерна при организации работы зон и участков ТО и ремонта и при коллективных методах труда, при котором исполнители могут перемещаться по постам.

При рассмотрении СМО с взаимопомощью необходимо учитывать два фактора: насколько ускоряется обслуживание требования, если ее обслуживанием занято сразу несколько обслуживающих аппаратов; какова «дисциплина взаимопомощи», т.е. когда и как несколько каналов берут на себя обслуживание одного и того же требования.

Применительно к технической эксплуатации автомобилей наибольшее распространение находят замкнутые и открытые, одно- и многоканальные СМО, с однотипными или специализированными обслуживающими аппаратами, с одно- или многофазовым обслуживанием, без потерь или с ограничением на длину очереди, или времени нахождения на ней.

В качестве показателей эффективности работы СМО используют приведенные ниже параметры.

Интенсивность обслуживания

=1/tд (35)

где tд - продолжительность (длительность) обслуживания одного требования;

Приведенная плотность потока требований

=/ (36)

где  - параметр потока требований;

Абсолютная пропускная способность А показывает количество требований, поступающих в единицу времени, т.е.

А= g (37)

где g - относительная пропускная способность.

Относительная пропускная способность определяет долю обслуженных требований от общего их количества.

Вероятность того, что все посты свободны Ро, характеризует такое состояние системы, при котором все объекты исправны и не требуют приведения технических воздействий, т.е. требования отсутствуют.

Вероятность отказа в обслуживании Р_отк имеет смысл для СМО с потерями и с ограничением по длине очереди или времени нахождения в ней. Она показывает долю «потерянных» для системы требований.

Вероятность образования очереди П определяет такое состояние системы, при котором все обслуживающие аппараты заняты, и следующее требование «встает» в очередь с числом ожидающих требований r.

Зависимости для определения названных параметров функционирования СМО определяются ее структурой.

Среднее время нахождения в очереди

T_ож= r/ (38)

Количество требований, связанных с системой,

к = r + n_зан (39)

Время связи требования с системой:

СМО с потерями

t_сист =gt_д (40)

СМО без потерь

t_сист =gt_д + t_ож (41)

Издержки от функционирования системы

И = C_1r + C₂n_св + (С₁+С₂) ρ (42)

где С₁ - стоимость простоя автомобиля в очереди, r - средняя длина очереди; С₂ - стоимость простоя обслуживающего канала; n_cв - количество простаивающих каналов.

Из-за случайности входящего потока на ТО и ремонт и продолжительности их обслуживания всегда имеется какое-то среднее число простаивающих автомобилей. Обычно требуется так распределить число обслуживающих аппаратов (постов, рабочих мест, исполнителей) по различным подсистемам, чтобы И=min.

Этот класс задач имеет дело с дискретным изменением параметров, так как число аппаратов может изменяться только дискретным образом. Поэтому при анализе системы обеспечения работоспособности автомобилей неприменимо классическое вариационное исчисление, а используются методы исследования операций, теории массового обслуживания, линейного, нелинейного и динамического программирования, имитационного моделирования и так называемого метода «Монте Карло».

При переходе от одноканальной системы к многоканальной средняя длина очереди уменьшается более чем в 10 раз. Издержки на функционирование двухпостовой СМО ниже, чем однопостовой. Однако в этом случае требуются дополнительные капитальные затраты на строительство и оборудование диагностического поста.

Основным условием функционирования СМО является соотношение между входящими потоком требований и абсолютной пропускной способностью системы  > <А.

Таким образом, показатели эффективности средств обслуживания с одной стороны будут зависеть от величины входящего потока требований и его вариации, а с другой - от пропускной способности и производительности средств обслуживания.

На величину входящего потока требований будут оказывать влияние следующие факторы: принятая система ТО и ремонта, распределение работ между отдельными производствами и предприятиями в условиях специализации, централизации и кооперации, характеристики надежности подвижного состава; качество капитально отремонтированных автомобилей и запасных частей; возрастная структура и разномарочность парка; условия эксплуатации, время года и др.

В зависимости от принятой системы ТО и ремонта, а также от организационной структуры ИТС и кооперации с другими предприятиями входящий поток требований может рассматриваться как общий ∑ или как состоящий из отдельных потоков на специализированные производства. При этом величина отдельных его частей будет уменьшаться. Это приводит к большей вариации фактических значений от средней величины. Поток требований будет однородным.

Абсолютная пропускная способность зависит от следующих факторов: принятой структуры предприятий или специализации подразделений, уровня организации и управления ТО и ТР; технологического уровня проведения работ; обеспеченности производственной технической базой; уровня механизации работ; квалификации и обеспеченности ремонтными рабочими, запасными частями и материалами и др.

Абсолютная пропускная способность

(43)

где _i =1/t_g интенсивность i-го технического воздействия, n_i – количество каналов обслуживания i-го вида, k - количество видов каналов обслуживания.

Продолжительность технического воздействия является случайной величиной, так как она зависит от большого числа факторов и определяется по выражению

t_g = tК_м К_д К_пр /Т_сн СР_п К_кв (44)

где t - трудоемкость технического воздействия; чел-ч,

К_м - коэффициент, учитывающий изменение трудоемкости в зависимости от уровня механизации работ;

К_д - коэффициент, учитывающий изменение трудоемкости при использовании диагностирования;

К_пр - коэффициент, учитывающий потери рабочего времени по организационным причинам;

Т_см - продолжительность смены, ч;

С - число смен;

Р_п - среднее число одновременно работающих на посту, чел.;

К_кв - коэффициент, учитывающий квалификацию ремонтных рабочих.

Трудоемкость технических воздействий зависит от типа, марки, модификации подвижного состава, пробега с начала эксплуатации, квалификации водителей, условий эксплуатации, принятой системы ТО и ремонта, организации и управления инженерно-технической службой предприятий, состояния производственно-технической базы, технологии выполнения и механизации работ.

Коэффициент К_м зависит от уровня механизации работ, специализации постов и рабочих мест по видам работ.

Коэффициент К_д зависит от уровня внедрения в технологический процесс ТО и ремонта диагностики и достоверности информации.

Коэффициент К_пр зависит от организации и управления производством работ по ТО и ремонту, обеспеченности объектами труда, запасными частями, оборудованием, персоналом, а также принятой формы хозяйственной деятельности, системы заработной платы и материального стимулирования.

Коэффициент К_кв учитывает различную производительность труда ремонтных рабочих в зависимости от их квалификации (разряда) и степени сложности выполняемых работ.

Под механизацией понимают частичную или полную замену мускульного труда человека машинным с сохранением непосредственного участия человека в управлении процессом и для контроля за его выполнением. Под автоматизацией понимают частичное или полное освобождение человека не только от мускульного труда, но и от участия в оперативном управлении технологическим процессом. Управление технологическим процессом в этом случае осуществляется машиной но программе, разработанной человеком. В обязанности человека входят настройка машины или группы машин, включение и контроль. Под роботизацией понимают полное исключение исчерпывающего себя по интенсивности физического труда человека и расширение применения более гибких и практически неограниченных для интенсификации интеллектуальных форм труда, помноженных на широкие возможности современных ЭВМ.

Механизация является важнейшим направлением НТП при технической эксплуатации, влияет на продолжительность выполнения операций ТО или ремонта (см. формулу 7.10), т.е. на производительность персонала и средств обслуживания, ускорение труда, качество самого обслуживания и ремонта, расход материалов и запасных частей и другие показатели эффективности технической эксплуатации автомобилей.

Оценка механизации производственных процессов производится по двум показателям:

уровню механизации производственных процессов;

степени механизации производственных процессов.

Базой для определения этих показателей является совместный анализ операций технологических процессов и оборудования, применяемого при выполнении этих операций.

Уровень механизации У_м (%) производственных процессов определяет долю механизированного труда в общих трудозатратах и рассчитывается по формуле:

У_м = (Т_м /Т_о) 100% (45)

где Т_м - трудоемкость механизированных операции процесса из применяемой технологической документации, чел-мин,

Т_о - общая трудоемкость всех операции процесса из применяемой технологической документации, чел-мин.