ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ТЕМА 9. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ И ЭКОНОМИКО-ВЕРОЯТНОСТНЫЙ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧНОСТИ ТО. В.Ф. ЮХИМЕНКО

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 технико- экономический 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 (С II ) 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 (С I ) 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 х 1 (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. две группы:Назначаем исходную периодичность ТО /р = х (см.рис.5.8), которая делит все поле возможных отказов на две группы: случаи x 2 < /p соответствуют отказам изделий с вероятностью F, так как изделие откажет до момента его направления на ТО. Средняя наработка ус­транения этих отказов случаи x 2 /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 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' p F + l p R - средневзвешенная наработка выполнения операции ТО u P; / р - перио­дичность ТО при выполнении по наработке; l' р - средняя наработка отказавших с вероятностью F элементов (x 2 < / p ).

7. Аналитически из условия или графически определим оптимальную периодичность / 0, соответствующий ей риск F o и вероятность безотказной работы R o. 8.Определим величину целевой функции при оптимальной периодичности ТО l о 1:

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 l 01 ; 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 lо до /"0) приводят к незначительному изменению С I-I. Это допуск при планировании ТО, который обычно составляет ±10% от /о.

В табл. 5.2 и на рис 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 технико- экономического метода и сферы применения? Какие факторы учитывает экономико- вероятностный метод? Какая схема определения периодичности ТО экономико– вероятностным методом?