В.Ф. ЮХИМЕНКО ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ТЕМА 9. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ И ЭКОНОМИКО-ВЕРОЯТНОСТНЫЙ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧНОСТИ ТО. 9.1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ МЕТОД • • Этот метод сводится к определению суммарных удельных затрат на ТО и ремонт и их минимизации. Минимальным затратам соответствует оптимальна: периодичность технического обслуживания /0. При этом удельные затраты на ТС где / периодичность ТО; d — стоимость выполнения операции ТО. При увеличении периодичности разовые затраты на ТО (d) или остаются постоянными, или незначительно возрастают (рис. 5.5, а), а удельные затраты значительно сокращаются (рис. 5.5, б). • Увеличение периодичности ТО, как правило, приводит к сокращению ресурса детали или агрегата (рис. 5.6, а) и росту удельных затрат на ремонт: СII = c/L (рис. 5.6, б), где с - разовые затраты на ремонт; L ресурс до ремонта. Выражение является целевой функцией, экстремальное значение которой соответствует оптимальному решению. В данном случае оптимальное решение соответствует минимуму удельных затрат. • Определение минимума целевой функции и оптимального значения периодичности ТО проводится графически (рис. 5.7) или аналитически в том случае, если известны зависимости Если при назначении уровня риска учитывать потери, связанные с дорожными происшествиями, то техникоэкономический метод применим для определения оптимальной периодичности операций, влияющих на безопасность движения. • Преимущества метода: • • учет экономических последствий принимаемых решений (/0); простота, ясность, универсальность. Недостатки метода: • необходимость в достоверной информации о стоимости операций ТО и ремонта, влияния периодичности ТО на ресурс элемента; • отсутствие учета вариации (случайность) всех показателей (L,x,d,с); • отсутствие гарантии определенного уровня безотказности. Сферы применения: • для сложных и дорогих систем (элементов, агрегатов), не оказывающих прямого влияния на безопасность (смена масел и смазок, фильтров, регулировочные работы сцепление, клапанный механизм, антикоррозионная защита кузова и др.); • для определения периодичности ТО по группе автомобилей, работающих в одинаковых условиях. 9.2 ЭКОНОМИКО-ВЕРОЯТНОСТНЫЙ МЕТОД • • • Этот метод обобщает предыдущие и учитывает экономические и вероятностные факторы, а также позволяет сравнивать различные стратегии и тактики поддержания и восстановления работоспособности автомобиля. Как уже отмечалось, одна из стратегий (СII) сводится к устранению неисправностей изделия по мере их возникновения, т.е. по потребности. Удельные затраты при этом где - средняя, минимальная и максимальная наработки на отказ: с — разовые затраты на ремонт, т.е. на устранение отказа. • Преимуществом этой стратегии является простота ожидание отказа и его устранение. Основным недостатком - неопределенность состояния изделия, которое может отказать в любое время. Кроме того, затрудняются планирование и организация ТО и ремонта. • Альтернативная стратегия (СI) предусматривает предупреждение отказов и неисправностей, восстановление исходного или близкого к нему состояния изделия до того, как будет достигнуто предельное состояние. Эта стратегия реализуется при предупредительном ТО, предупредительных заменах деталей, узлов, механизмов и т.д. Причем возможны две тактики реализации этой стратегии (см. § 2.6): по наработке (1-1) и по техническому состоянию (1-2). • Рассмотрим последовательно определение периодичности ТО экономико-вероятностным методом при тактике (1-1) - профилактика по наработке. • Постановка задачи: требуется определить с учетом вариации наработки на отказ оптимальную периодичность /0, при которой суммарные удельные затраты на предупреждение (ТО) и устранение (Р) отказов будут минимальны, а риск отказа известен. • 1. Исходными данными являются: • наработка на отказы х1 (в виде плотности вероятности fх)) при эксплуатации изделия без профилактики (рис. 5.8); • разовая стоимость выполнения профилактических (d) и ремонтных (с) работ. Определяем базу для сравнения, удельные затраты на устранение отказов без профилактики, т.е. при стратегии II (формула (5.5)). • • • • Выбираем целевую функцию - суммарные удельные затраты на предупреждение (ТО) и устранение (Р) отказов. Оптимальная периодичность ТО /0 соответствует минимуму целевой функции. Назначаем исходную периодичность ТО /р = х (см.рис.5.8), которая делит все поле возможных отказов на две группы: • случаи x2 < /p соответствуют отказам изделий с вероятностью F, так как изделие откажет до момента его направления на ТО. Средняя наработка устранения этих отказов случаи x2 ≥ /p соответствуют предупреждению отказов с вероятностью R = 1 - F, так как изделие будет направлено на ТО раньше, чем оно может отказать. • Рассмотрим варианты реализации стратегии профилактики и ремонта, показатели которых приведены под графиком рис. 5.8. • Определим удельные затраты на предупреждение и устранение отказов как отношение взвешенной стоимости ТО и Р к взвешенной наработке выполнения операций ТО и Р. • где cF + dR - средневзвешенная стоимость выполнения операции ТО и Р; R -вероятность выполнения операции ТО; d - разовая стоимость операции ТО; F - вероятность отказа при выполнении ТО с периодичностью /р и вероятность выполнения ремонтной операции (устранение отказа); с стоимость устранения отказа; l'pF + lpR средневзвешенная наработка выполнения операции ТО u P; /р - периодичность ТО при выполнении по наработке; l'р - средняя наработка отказавших с вероятностью F элементов (x2 < /p). • 7. Аналитически из условия или графически определим оптимальную периодичность /0, соответствующий ей риск Fo и вероятность безотказной работы Ro. • 8. Определим величину целевой функции при оптимальной периодичности ТО lо1: • 9. Сравним полученные удельные затраты с удельными затратами при выполнении только ремонтных работ, т.е. устранении отказов без ТО (формула (5.5)). • Если то для данного элемента рационально проводить, ТО по наработке с оптимальной периодичностью l01; • Если то для данного элемента нерационально предупреждать отказы (ТО), а достаточно их устранять, т.е. реализовать стратегию II - ремонт по потребности со средней наработкой до отказа х. 10. Построим карту профилактической операции (рис.5.9), которая показывает зависимость суммарных удельных затрат на ТО и ремонт при тактике профилактики 1-1. На карте профилактической операции можно выделить три характерные зоны. Зона А - зона экономической нецелесообразности профилактической стратегии, так как . Это также внеэкономическая зона, используемая при определении /0, когда необходимо гарантировать высокую безотказность, несмотря на затраты (например, специальные операции, доставка особо опасных грузов, военные операции и т.д.). • Зона Б — зона предпочтительности по экономическим показателям профилактической стратегии (I-1) над ремонтной (II), так как . Внутри этой зоны по организационным причинам (например, одновременное выполнение группы операций ТО, имеющих разную оптимальную периодичность) можно изменять фактическую периодичность, сохраняя условие . • Зона В — зона относительной стабильности профилактической стратегии, внутри которой колебания фактической периодичности (от l’о до /"0) приводят к незначительному изменению СI-I. Это допуск при планировании ТО, который обычно составляет ±10% от /о. • В табл. 5.2 и на рис. 5.10 приведены результаты определения периодичности ТО рассмотренным методом при следующих исходных данных: х = 10 тыс. км; х = 3 тыс. км; с = 10 расчетных ед.; d = 2 расчетных ед.; распределение наработки до отказа нормальное. • Полученные данные позволяют сделать следующие выводы. • а. Минимальные удельные затраты км соответствуют оптимальной периодичности ТО /0 = 6 тыс. км. • б. Применение профилактической стратегии 1-1 с оптимальной периодичностью ТО сокращает удельные затраты по сравнению с ремонтом по потребности (II) в 2,1 раза (100 и 47%). • в. Отклонение от оптимальной периодичности сокращает эффективность профилактической стратегии. Например, при /р = х = 10 тыс. км затраты • увеличиваются по сравнению с оптимальными в 1,5 раза (с 0,47 до 0,7); • сокращаются по сравнению с ремонтной стратегией (II) примерно только на 30% (100 и 70%). • г. При постановке автомобилей на ТО целесообразно и реально интервальное планирование периодичности. Например, при /то = 4-н8 тыс. км затраты изменяются в пределах (0,55 - 0,47)/0,47 = 0,17, или 17%. • д. При оптимальной периодичности риск отказа составляет 9,5%; F(x = 6 тыс. км) = 0,095 (см. табл. 5.2). При увеличении периодичности по сравнению с оптимальной риск увеличивается (в пределе до 1), а при сокращении - уменьшается. • • Таким образом, при профилактике наблюдается смешанная (I и II) стратегия обеспечения работоспособности. В экономико-вероятностном методе, так же как и при определении оптимальной периодичности по безотказности, используют понятие коэффициента рациональной периодичности Контрольные вопросы • • • • • В чём сущность технико-экономического метода? К чему приводит увеличение периодичности? Какие преимущества и недостатки техникоэкономического метода и сферы применения? Какие факторы учитывает экономиковероятностный метод? Какая схема определения периодичности ТО экономико– вероятностным методом?