CC BY
57
Лянденбурский Владимир Владимирович
Lyandenbursky Vladimir Vladimirovich Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
Кандидат технических наук, доцент Penza state university of architecture and construction Candidate of Technical Sciences, associate professor
E-Mail: [email protected]
Проскурин Анатолий Иванович
Proskurin Anatoly Ivanovich Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
Кандидат технических наук, профессор Penza state university of architecture and construction Candidate of Technical Sciences, professor E-Mail: [email protected]
Рыбакова Людмила Алексеевна
Rybakova Lyudmila Alekseevna Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
Студент / Student Penza state university of architecture and construction
440028, Penza, Titov St., 28. E-Mail: [email protected]
05.22.10. Эксплуатация автомобильного транспорта
Коэффициент издержек вероятностно-логического метода поиска неисправностей
Coefficient of expenses of the probabilistic and logical method of search of malfunctions
Аннотация: Предлагается коэффициент издержек для вероятностно-логического метода поиска неисправностей автомобилей. Выявлены влияния издержек при эксплуатации автомобилей без диагностирования, с диагностированием внешними и встроенными средствами, а так же с помощью средств саморегулирования.
The Abstract: The coefficient of expenses for a probabilistic and logical method of search of malfunctions of cars is offered. Influences of expenses at operation of cars without diagnosing, with diagnosing by external and built-in means, and as by means of means of self-regulation are revealed.
Ключевые слова: Коэффициент издержек, диагностирование, вероятностно-
логический метод.
Keywords. Coefficient of expenses, diagnosing, probabilistic and logical method.
***
Производительность труда на автомобильном транспорте находится в прямой зависимости от технического состояния автомобилей и их готовности надежно, качественно, экономично и безопасно осуществлять транспортный процесс. Состояние автомобилей, в свою очередь, зависит от организации, технологии и качества выполнения работ при их
диагностировании, техническом обслуживании и ремонте. В связи с возможностью определения неисправности без разборки, они при регулярном диагностировании выявляются до наступления отказа, что позволяет планировать их устранение, предотвращает прогрессирующее изнашивание деталей и снижает общие расходы на техническое обслуживание и текущий ремонт. Диагностирование способствует также уменьшению расхода топлива и загрязнению окружающей среды, повышению безопасности движения, технической готовности автомобильного парка и других технико-экономических показателей его использования.
Экономическая сторона диагностирования говорит о больших её возможностях. Достаточно сказать, что срок окупаемости затрат в зависимости от степени механизации и мощности предприятия не превышает 3х лет. Рост численности парка машин и количества автомобилей приводит к необходимости увеличения производительности технологического оборудования, что вызывает необходимость совершенствования этого оборудования.
Повышение эффективности функционирования подвижного состава автотранспортного предприятия обеспечивается своевременным техническим обслуживанием и ремонтом на основе диагностирования автомобилей. Однако периодичность контроля такова, что имеется возможность эксплуатации автомобилей с состоянием, требующим технического обслуживания, или оно проводится до наступления допустимого состояния элемента автомобиля. Это приводит к неисправностям автомобиля или не полному использованию ресурса отдельных агрегатов, систем и деталей автомобилей, к значительным материальным затратам.
В процессе эксплуатации трущиеся сопряжения автомобиля изнашиваются, происходит разрегулировка его систем, узлов и агрегатов, т. е. изменяются значения его структурных параметров, непосредственно характеризующих исправность объекта диагностирования. К ним относят зазоры в сопряжении, величина износа поверхностей детали и другие параметры, измерение которых связано с необходимостью проведения разборочных работ. Это повышает трудоемкость контроля и существенно снижает ресурс контролируемого агрегата. Последнее объясняется появлением дополнительного цикла приработки поверхностей контролируемого сопряжения.
Изменение структурных параметров сопровождается изменениями параметров рабочих и сопутствующих выходных процессов автомобиля, которые могут наблюдаться и измеряться извне без разборки (или с частичной разборкой) контролируемого агрегата.
Возможны четыре метода контроля с последующим восстановлением состояния элементов автомобилей:
1. С помощью традиционных внешних средств;
2. Систем встроенных датчиков;
3. Бортовых систем контроля;
4. Саморегулирующих средств.
Для определения эффективности использования первого и второго методов составляют целевые функции, характеризующие зависимость издержек от периодичности диагностирования рассматриваемого элемента автомобиля. Минимум этих функций дает оптимальную периодичность диагностирования, которая определяет минимальные издержки на эксплуатацию и ремонт элемента, включая и затраты на диагностирование.
Целевая функция издержек на профилактическое техническое обслуживание, его ремонты и простои в ремонтах в зависимости от периодичности обслуживания на тыс. км. пробега имеет вид:
И1(Т)= / -1[СгАип(/)+Сп-Аиа(/)+П-(/п'Аип(/)+^а'Аип(/)],
Целевая функция издержек на диагностирование элемента первым методом, его ремонты и простои в ремонтах в зависимости от периодичности диагностирования на тыс. км. пробега имеет вид:
И1(/)= / -1[С1+СгАип(/)+С1ГАиа(/)+П-(41+^с'Аип(/)+^а'Аип(/)],
где С1- затраты на одно диагностирование;
С1 и Сц - соответственно затраты на профилактическое техническое обслуживание и аварийный ремонт элемента;
П - удельная чистая прибыль, приносимая автомобилем за 1 час эксплуатации;
Аип(/) - автомобили, для которых не будет произведен профилактическое техническое обслуживание на пробеге /;
Аиа(/) - автомобили, для которых будет произведен аварийный ремонт на пробеге т; ^В1 - время на одно диагностирование;
4 и 4 - соответственно время, отведенное на профилактическое техническое обслуживание и аварийный ремонты элемента.
Для второго метода диагностирования целевая функция издержек имеет вид:
И2(/)= / -1[С2+Си'Аип(/)+ СА'Аиа(/)+П-(Гв2+^с'Аип(/)+4- Аип(/)]+ / 'Ссвд/Тсвд,
где С2 - затраты на одно диагностирование при использовании систем встроенных датчиков;
1В2 - время на диагностирование элемента при использовании систем встроенных датчиков;
Ссвд и Тсвд - соответственно затраты на систему встроенных датчиков и срок службы систем встроенных датчиков рассматриваемого элемента;
- остальные обозначения аналогичны обозначениям для первой функции.
Применение встроенного диагностирования позволит увеличить уровень эксплуатационной надежности автомобильного парка, снизить материальные и трудовые затраты на проведение технического обслуживания и ремонта автомобилей, уменьшить потребность в технологическом оборудовании и производственно-складских помещениях.
При встроенном диагностировании периодичность технического обслуживания будет величиной динамичной, и зависеть от момента достижения агрегатом, системой или деталью допустимого значения параметра состояния.
Ни один из методов группировки операций в перечне не содержит интегрированных оценок обоснованности проведения операций с оптимальной периодичностью /0., а с периодичностью ступени ТО Ь1 .
В настоящее время автомобили оснащаются бортовыми и встроенными системами диагностирования, при этом не теряют актуальность и традиционные системы внешнего диагностирования. Кроме того, начинают внедряться в конструкцию автомобилей элементы, регулирующие состояние механизмов без проведения дополнительных работ. В связи с этим при выборе диагностических параметров необходимо определить, какие из них целесообразно
контролировать бортовыми системами, какие - с помощью внешних средств технического диагностирования, а которые должны подвергаться саморегулированию.
Издержки, соответствующие третьему методу диагностирования, определяют по
где Тбк - срок службы системы бортового контроля (СБК);
Сбк - затраты (стоимость) СБК;
Спр - затраты на ремонт и ТО СБК (применительно к рассматриваемому элементу) за срок его службы;
Рв - контролируемые части автомобиля, для которых будет произведен профилактический ремонт на каждую тыс. км пробега.
Применение самодиагностирования на автомобилях позволяет введения такой оценки модифицированным технико-экономическим методом (ТЭМ).
Для узлов подвергающихся саморегулированию издержки определятся по формуле:
где Тсс - срок службы системы саморегулирования (СС);
Ссс - затраты (стоимость) СС;
Спр - затраты на ремонт и ТО СС (применительно к рассматриваемому элементу) за срок его службы.
В данном случае исключаются затраты на техническое обслуживание элементов подвергающихся саморегулированию.
Чем больше параметров системы мы будем знать за одну проверку, тем быстрее мы найдем причины отказа, но для постановки диагноза нахождения причины отказа элемента топливной аппаратуры используются несколько диагностических параметров, что усложняет процесс значительно. Поэтому для решения данной задачи необходимо на основе данных о надежности объекта выявить связи между его наиболее вероятными неисправностями и используемыми диагностическими параметрами.
Если принять во внимание, что:
1) Вероятностный метод - использует опытно-статистические данные, о функциональной зависимости параметров состояния в зависимости от наработки составной части или машины в целом, о возможных комбинациях симптомов и их связях с неисправностями для каждой неисправности устанавливают вероятность её возникновения и появления каждого симптома. По полученным материалам разрабатывают программу поиска данной неисправности, который ведут в порядке убывания вероятности возникновения различных отказов, характерных для данного симптома.
2) Логический - основан на анкетировании водителя о косвенных признаках возникновения неисправности, событиях предшествовавших возникновению дефекта (прохождении технического обслуживания, перечне операций ТО, применяемых материалах при ремонте и эксплуатации, режиме работы машины и т. д.) и последующем анализе. Логический метод поиска неисправностей используют для сложных конструктивных элементов, позволяющий определять по внешним признакам предполагаемую неисправность. Такой метод не требует применения дополнительного диагностического оборудования, обладает невысокой трудоёмкостью, не требует от проводящего диагностирование высокой
формуле:
Из-Гбк-ЧСбк+Спр)+Сп-Л+Шп-Л,
И4-Гсс-1(Ссс+Спр)+Сп'.Рв+П-Ґп-.Рв,
квалификации и специальных знаний, но обладает высокой зависимостью от человеческого фактора.
То при создании вероятностно-логического мы получим метод, который позволяет узнавать информацию о состоянии большинства элементов системы одновременно в виде построения графика не прибегая к перебору проверок диагностических параметров элементов отдельно. Реализация данного метода предполагает установить на автомобиль систему самодиагностики для наиболее часто выходящих из строя элементов. Для дизельного двигателя таким элементом является топливная система высокого давления.
На примере двигателя это будет выглядеть следующим образом. При обнаружении снижения мощности после проведения экспресс-диагностирования или по заявке водителя автомобиль направляется на диагностику двигателя. Согласно статистических данных максимальную вероятность возникновения отказов имеет топливная система, поэтому системой самодиагностики с помощью накладного тензодатчика производится контроль процесса работы топливной аппаратуры. Это позволяет сравнить течение реального процесса работы топливной системы с эталонным для этой модели. Информация о нарушении протекания процесса в том или ином элементе также может выводиться на дисплей в автоматическом режиме, что позволяет пользоваться прибором работнику не имеющего высокой квалификации в области диагностирования. Данный метод позволяет экономить время на поиск неисправности внутри топливной системы с любой вероятностью их возникновения, что качественно отличает предложенный метод от вероятностного. А также снижает влияния человеческого фактора по сравнению с логическим методом.
Вероятно-логический метод следящего контроля обладает преимуществом перед сочетаниями методов. Максимальное удешевление возможно при применении схемы аналогичной системы встроенного диагностирования. Это позволяет применять одну систему диагностирования на несколько автомобилей одного или нескольких классов и типов подвижного состава.
Такая схема возможна как в стационарном, так и в мобильном варианте. При этом методе допустимо частичное размещение датчиков на труднодоступные узлы и агрегаты автомобиля.
Для определения величины влияния стоимости введем коэффициент издержек вероятностно-логического метода.
Целевая функция издержек на профилактические воздействия без диагностирования элемента с помощью внешних средств, имеет вид:
С1 и С11 - соответственно затраты на профилактическое техническое обслуживание и аварийный ремонт элемента;
П - удельная чистая прибыль, приносимая автомобилем за 1 час эксплуатации;
Qип - автомобили, для которых не будет произведен профилактическое техническое обслуживание на пробеге ;
Qир- автомобили, для которых будет произведен аварийный ремонт;
1В1 - время на одно диагностирование;
Ш и 1р - соответственно время, отведенное на профилактическое техническое обслуживание и аварийный ремонты элемента.
где С - затраты на одно диагностирование;
д
Издержки на диагностирование с помощью встроенных систем диагностирования основанных вероятностно-логическом методе, определяют по формуле:
ИВ-ЛД = 1 1 [(СвСД + Спрвсд ) + С11 • Ор + П • *р • бир ]
Где С - стоимость встроенной системы диагностирования;
всд
Спрвсд - затраты на ремонт и техническое обслуживание встроенной системы диагностирования за срок ее службы.
Для определения величины влияния стоимости коэффициент издержек вероятностнологического метода в общем виде можно записать как:
И
К - ИВ-ЛД КИ В-Л тт
_ ИБД
где Ив-Лд - издержки вероятностно-логического диагностирования.
ИБД - издержки без диагностирования.
Тогда коэффициент издержек для встроенной системы диагностирования определится по формуле:
К
КИ В-Л
(Свсд + Спрвсд ) + С11 ^ Оир + П ^ *р ^ Оир С1 • 0Ш + С11 • °ир + П •( • °ип + гр ‘ °ир )
Чем больше издержки диагностирования и меньше коэффициент издержек, тем менее экономичный процесс применяемый для эксперимента.
Исходя из определенных коэффициентов издержек (таблица 1) вероятно-логического метода рассмотрим стратегии диагностирования к автомобилям с дизельными двигателями и многоплунжерными насосами.
Таблица 1
Анализ коэффициентов вероятностно-логического метода
Метод Ки
Без диагностирования 1
Диагностирование с помощью внешних средств 0,71
Диагностирование с помощью систем встроенных датчиков 0,62
Диагностирование логическим методом 0,54
Диагностирование с помощью бортовых систем контроля 0,25
Использование саморегулирующих средств 0,32
Использование вероятностно-логического метода диагностирования 0,16
Исходя из анализа таблицы мы видим, что наиболее приемлемым методом в нашем случае является диагностирование с применением вероятностно-логического метода диагностирования, что позволяет не только существенно снизить затраты, но и отыскать причину неисправности.
Правила отбраковки можно модифицировать в коэффициенты вероятностнологического метода, что позволяет оценить различные стратегии диагностирования и выбрать оптимальную для каждого АТП. Анализ значений коэффициентов позволяет выбрать исходные данные для эксперимента.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лянденбурский В.В. Вероятностный подход к построению модели технического состояния автомобилей. / Лянденбурский В.В., Бажанов А.П., Тарасов А.И. // Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств. Пенза, - ПГУАС 2010. С. 55-61.
2. Лянденбурский В.В. Вероятностно-логический метод поиска неисправностей
автомобилей / Лянденбурский В.В., Тарасов А.И., Федосков А.В., Кривобок С.А. // Мир транспорта и технологических машин. -2011. - № 4. - С. 3-9.
3. Лянденбурский В.В. Эффективность применения систем диагностирования и саморегулирования при эксплуатации автомобилей / Лянденбурский В.В., Тарасов А.И., Федосков А.В. // Мир транспорта и технологических машин. - 2011. - № 1. - С. 51-56.
Рецензент: Шаронов Г.И., к.т.н., доцент Пензенского ГУАС.
