CC BY
19
ISSN 0321-2653 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН.
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. 2009. № 2
УДК 681.586
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА СЛОЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ В ЭКСПЛУАТАЦИИ
© 2009 г. М.Г. Мустафаев *, Д.Г. Мустафаева * *
*НПП «Экофон», г. Владикавказ *RPE «Ekofon», Vladikavkas
Северо-Кавказский горно-металлургический институт North Caucasian Institute of Mining and Metallurgy
(государственный технологический университет), (State Technological University),
г. Владикавказ Vladikavkaz
Рассмотрены показатели эффективности технологической системы. Показано, что эффективность зависит от множества параметров и характеристик функционирования.
Ключевые слова: эффективность; управление; надежность; устойчивость; анализ.
Metrics of efficiency of technological system are considered. It is shown, that efficiency depends on set of parameters and functioning characteristics.
Keywords: efficiency; management; reliability; the analysis.
Показатели эффективности классифицируют по принципу определения эффекта и по принципу вида отношения между эффектом и затратами:
Ц = Э/С,
где Э и С - эффекты и затраты соответственно.
Эффективность является наиболее универсальной характеристикой системы управления, если понимать под этим степень приспособленности системы к выполнению заданных ей функций управления [1]. Эффективность систем зависит от ряда показателей или параметров, основными из которых являются стоимость разработки, изготовления и эксплуатации, качество функционирования, мощность потребляемой энергии и др.
Эффективность систем определяется также их структурой, характером связи между элементами, видом управляющих алгоритмов, закономерностями функционирования. Эффективность автоматизированной производственной системы характеризуется стоимостью всех видов оборудования, надежностью и быстродействием технических средств, численностью обслуживающего персонала, числом управляющих программ, производительностью, коэффициентом загрузки технологического оборудования, гибкостью, рентабельностью, длительностью производственного цикла.
Если затраты С фиксированы, то Ц = Э ^ max. Если фиксируются эффекты Э, то Ц = С ^ min.
Общей функциональной характеристикой эффективности технологических систем (ТС) является техническое состояние, определяемое работоспособностью и отказом.
Управление процессом функционирования рассматриваемого объекта осуществляется выбором значений управляющих параметров P(n),n = 1,2,...,N,
при которых выполняются заданные ограничения и целевая функция достигает максимального (минимального) значения.
Разнообразие состояний, в которых могут находиться системы, создает значительные трудности для обобщенного представления о процессах в целом, а также для выбора критериев эффективности использования и принимаемых решений. Математическая модель, наиболее объективно обобщающая представления о состояниях и их флуктуациях с учетом влияния основных факторов, может быть представлена как пространственная на основе многомерного фазового пространства. При изменении состояния системы соответственно изменяются величины функциональных параметров, характеризующие протекание процессов во времени и пространстве.
На основе модели формирования состояний может быть представлена обобщенная модель состояний систем, необходимая для объективного анализа задач управления.
Первичным фактором, определяющим состояние системы, является ее физическое состояние. Параметры Х, которые его характеризуют, могут быть представлены областью Х в пространстве. Отражением технического состояния системы является качество ее работы, которое оценивается соответствующими показателями качества. К таким показателям относятся в основном показатели качества функционирования систем.
В процессе производства формируется индивидуальное техническое состояние изделия. В процессе эксплуатации техническое состояние изделий находится под воздействием возмущающих факторов, направленных на его изменение. Восстановление состояния происходит посредством обслуживания и ремонта. Процессы этого типа также относятся к категории управляющих. Совокупность этих воздействий, а также форм и методов их реализации представляет одно из направлений, обеспечивающих надежное и эффективное управление состоянием систем.
Состояние управляемого объекта в каждый момент времени определяется фазовой точкой Х. На состояния можно воздействовать посредством управ-
ISSN 0321-2653 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН.
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. 2008. № 5
ляющего параметра и. Изменение величин и и X определяется как процесс, который составлен из управления и(() и фазовой траектории Х(0.
Анализ возможного характера изменения состояния показывает, что в общем виде уравнение управления состоянием можно представить как сумму управлений
п к
и 1= иг (г) + хи2 (Ц) + ти3 К),
где I, ] - дискретные моменты применения управляющих воздействий, восстанавливающих состояние; Дt -интервалы дискретизации.
Динамика процесса изменения состояния в общем виде может быть описана системой дифференциальных уравнений.
Процесс изменения состояния в совокупности определяется уравнением
X (г) = X0 (Г) + ДХ (г),
где Х0(0 - начальное состояние.
Модели управления и соответствующие зависимости показывают, что необходимые воздействия с целью восстановления состояния в процессе эксплуатации взаимосвязаны и имеют определенную преемственность. Совокупность основных мероприятий, направленных на управление состоянием, должна сочетаться в единой системе.
Основой для оценки полноты, эффективности запланированных мер является проведение анализа типовых отказов, проявляющихся в процессе отработки, изготовления и эксплуатации изделий-аналогов, и получение оценок их надежности. Эти оценки используются при прогнозе надежности новой разработки с учетом предупредительных, контрольных и защитных мероприятий. На основе ожидаемого уровня надежности проводится прогнозирование объема испытаний.
Эффективность управления технологической системы определяется устойчивостью и эффективностью результата [2]. Устойчивость ТС характеризуется требованиями к динамическим характеристикам составляющих системы.
Устойчивость ТС обусловливается ее способностью нормально функционировать и противостоять
различным неизбежным возмущениям. Состояние ТС устойчиво, если отклонение от него остается сколь угодно малым при любых достаточно малых изменениях связей входа.
Производство высококачественных изделий является основной составляющей ТС. Важным критерием эффективности функционирования ТС выступает поддержание устойчивого процесса производства. Устойчивость системы выявляют путем анализа ее определителя
А = а3Р3 + а2Р2 + а1Р + а0 ,
где а - коэффициенты; Р - функция.
Проведенный анализ показал, что система устойчива, так как соблюдаются условия Гурвица:
а3 > 0; а2 > 0; а1 > 0; а0 > 0 и а1а2 > а0а3;
= f (аг]),n = 1,...,3 .
Эффективность управления ТС достигается на основе системного подхода с учетом всех особенностей и свойств системы.
Технологическая система при создании преобразователей в динамике ее функционирования позволяет производить выпуск изделий с высокими техническими характеристиками и обеспечивает устойчивый производственный процесс.
В процессе эксплуатации технологическая система производства преобразователей обеспечивает приспособляемость системы и выполнение заданных ей функций управления. Такая ТС позволяет обеспечить производство девяти типов преобразователей в широком динамическом диапазоне параметров.
Литература
1. Мустафаев Г.А., Мустафаева Д.Г. Некоторые факторы повышения эффективности производства // ИТР. 2001. № 2. С. 17.
2. Мустафаев Г.А., Мустафаева Д.Г. Устойчивость информационных систем // ИТР. 2001. № 3. С. 19-20.
Поступила в редакцию
29 декабря 2008 г.
Мустафаев Марат Гусейнович - инженер, НПП «Экофон» г. Владикавказ.
Мустафаева Джамиля Гусейновна - канд. техн. наук, доцент, Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет), г. Владикавказ. Тел. (8672)61-83-89. E-mail: mshadow@inbox. ru
Mustafaev Marat Guseinovich - engineer, RPE «Ekofon», Vladikavkaz.
Mustafaeva Djamilja Guseinovna - Candidate of Technical Sciences, assistant professor, North Caucasian Institute of Mining and Metallurgy (State Technological University), Vladikavkaz. Ph. (8672)61-83-89. E-mail: mshadow@inbox.ru
а
n
