CC BY
134
УДК 623.437
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ РЕМОНТА ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ СОСТОЯНИЮ ДВИГАТЕЛЕЙ АВТОМОБИЛЕЙ
В.С. Гунба
Технология восстановления исправности двигателей автомобилей при выборе стратегии ремонта по наработке, не учитывает закономерности изменения их технического состояния и не обеспечивает эффективного поддержания машин в готовности к использованию по назначению. Альтернативой стратегии ремонта по наработке является стратегия ремонта по техническому состоянию, суть которой состоит в том, что для каждого двигателя по результатам предремонтного диагностирования назначаются рабочие места, специализация которых соответствует набору технологических операций, необходимых для восстановления его исправности. Предлагаются модель и методика обоснования технологических процессов ремонта по техническому состоянию двигателей автомобильной техники, обеспечивающих снижение трудоемкости работ и затрат на ремонт.
Ключевые слова: ремонт по техническому состоянию, сочетание неисправностей, предремонтное диагностирование, ошибки диагностирования.
Исходным материалом для разработки технологических процессов централизованного ремонта двигателей по техническому состоянию являются сочетания дефектов двигателей, поступающих в ремонт. Каждому сочетанию дефектов можно поставить в соответствие сочетание работ по устранению этих дефектов [1].
Рациональная технология ремонта по техническому состоянию двигателей автомобилей может быть обеспечена в результате принятия решений о выполнении разборочно-сборочных работ по результатам предре-монтного диагностирования путем приведения в соответствие назначаемых технологических операций их потребности.
Теоретические основы моделирования технологических процессов ремонта по техническому состоянию двигателей автомобильной техники заключаются в следующем [2, 3].
Достоверность результатов диагностирования определяется методической В1 и инструментальной Э2 достоверностями. Методическая достоверность определяет полноту исходной информации о состоянии объекта диагностирования, обусловливаемую выбором контролируемых показателей и методов их оценки.
Если процесс предремонтного диагностирования рассматривается как процесс обнаружения неработоспособных состояний у заведомо неработоспособного объекта, то приращение количества информации об объекте, получаемое при выполнении совокупности п проверок, характеризующих величину ¥1} можно оценивать суммой условных вероятностей
р^) неработоспособных состояний, обнаруживаемых совокупностью п проверок [2]. Тогда величина Р1, обеспечиваемая проверкой п для множества неработоспособных состояний £ = {£}, I = {1, N},
N
р1(п]) = Е хг (пМ^1, С1)
г=1
где х(п) - булева переменная х(п) е {0, 1},
Г 1, если^ е 8(1)( п); х^щ) = ^
I 0, если 81 е 8(0( п), где я(11 (п), 8(0(п) - подмножество неработоспособных состояний объекта, обнаруживаемых или не обнаруживаемых проверкой п.
Приращение Р1, обеспечиваемое проверкой п. при условии, что она используется после набора проверок п-.1, определяется по формуле
N
АГ1(п/ п-1 11 = Е х (р / р_1) р(8), (2)
1=1
где х(п/п-.11 - булева переменная х(п/п-.1} е {0, 1},
1, еслшг- е 8(11(п) \ 8(11(п-.1};
х(п/пн 1= <
0, в противном случае, где 8(11(п)\ 8(11(п-.1/) - подмножество обнаруженных проверкой ^-неработоспособных состояний без ранее обнаруженных набором проверок
пн-
Величина ¥1, обеспечиваемая используемым набором проверок пр, определяется по формуле
N Ь _
Р1(пр} = Е х(р,)р(8) = Ехр), ={ 1,ь}, (3)
i=\ г=1
ь
где х^ (рр) - булева переменная (рр) = V х} (р), х] - булева переменная
0, если р 1 ерр .
х- = ^ ' - р
1, если п-е пр;
Если используемый набор проверок п р является неизбыточно полным (минимальным) или полным (избыточным) набором проверок, то Г1(п р1=1. В противном случае Г1(п р} <1.
Инструментальная достоверность представляет собой величину вероятности верного заключения о состоянии объекта при предположении, что технические средства диагностирования абсолютно надежны. Для объекта, в котором контролируется п показателей,
А = 1 -П (1 - ^), (4)
i=\
где d2i - вероятность верного заключения по i-му показателю.
Наличие или отсутствие диагностического признака при определенном диагнозе Д не является достоверным событием («0» или «1»), а наблюдается с некоторой условной вероятностью ).
Полученная информация о дефектах неработоспособного объекта позволит принимать решения о наборе технологических операций, выполняемых в процессе ремонта, обеспечивающих снижение трудовых и материальных затрат.
Статистический анализ данных о реально выполняемых ремонтных работах позволяет выявить наиболее характерные и редкие работы по вероятности их выполнения.
Для решения задач классификации характеристик исследуемых объектов удобно использовать метод парного сравнения, который позволяет определить их эквивалентность [3, 4].
В результате сравнения объектов а г и а исследователь определяет
условия а г >а ], а г <а ], а г ~ а ]. Выбор числового представления ф(а г) можно произвести, если а г >а;, то ф(а г)> ф (а ). Если предпочтение обратное, то знак неравенства заменяется на обратный, т.е. ф(а г)<ф (а ). Если объекты эквивалентны, то ф(а г) = ф (а ]).
В практике исследования метод парного сравнения использует следующее числовое представление:
1, если а г >а . илиа г ~ а
г ] г
0, если а г <а ..
Результаты сравнения всех пар объектов удобно представить в виде матрицы.
Метод парных сравнений после определения критериев эквивалентности можно использовать в методиках классификации типовых сочетаний неисправностей двигателей, поступающих в ремонт, для формирования технологических процессов при выборе стратегии ремонта по техническому состоянию.
Анализ и обработка данных о выполняемых ремонтных работах двигателей ЗИЛ-5081.10, дополнительные работы, выполняемые по признакам функциональной взаимосвязи и близости ресурса заменяемых деталей, позволили объединить их в типовые сочетания.
Типовые сочетания ремонтных работ являются исходными данными для моделирования технологических процессов централизованного ремонта по техническому состоянию (ЦРТС) двигателей автомобильной техники.
В основу построения аналитической модели технологических процессов ЦРТС двигателей автомобильной техники положено формализованное описание затрат на выполнение набора технологических операций по устранению неисправностей, входящих в типовые сочетания, диагно-
стирование, дефектацию и дополнительные затраты в случае ошибочного назначения ремонтных воздействий.
Назначение двигателям с различным сочетанием неисправностей единого технологического процесса приведет к производственным потерям, обусловленным выполнением излишнего объема ремонтных работ.
Назначение двигателям по результатам предремонтного и прире-монтного диагностирования индивидуальных технологических процессов повлечет за собой производственные потери от увеличения ошибок диагностирования.
Переход от индивидуального количества технологических процессов, равного исходному количеству типовых сочетаний работ К, к меньшему их числу влечет за собой уменьшение производственных потерь, потерь от ошибок диагностирования и затрат на выполнение контрольно-диагностических операций.
Решение задачи обоснования технологических процессов ремонта на специализированных рабочих местах характеризуется значением целевой функции
C = СП + Ск + ^ + Свд, (5)
где С - затраты на ремонт по техническому состоянию, руб.; СП - производственные потери от выполнения излишнего объема работ, руб.; Ск - производственные потери от ошибок диагностирования, руб.; Сд, Сид - затраты на диагностирование и инструментальную дефектацию, руб.
Оценка потерь от ошибок в назначении технологических процессов на специализированных рабочих местах определяется по формуле
К-1 К
Ск = N X х (Ср • Рр ■ Рк, + Су ■ Ру • РЬ ), (6)
У=15=у+1
где N - годовая производственная программа предприятия, ед.; С)3, Су - общие потери от ошибочного назначения рабочего места у-й специализации вместо 5-й и наоборот, руб.р^, Ру - вероятности ошибочного назначения рабочего места у-й специализации вместо 5-й и наоборот; Рр, Рь -
вероятность проявления у-го и 5-го сочетания неисправностей.
Для определения вероятностей ошибок диагностирования Р^, Ру введены целочисленные переменные:
' 1, если при предремонтном диагностировании г-я неис-Хц= ^ равность двигателя оценивалась 1-м параметром; . 0 в противном случае;
1, если в процессе приремонтного диагностирования г-я ХИ= ^ неисправность оценивался И-м параметром; 0 в противном случае;
Хis
1, если ¿-я неисправность устраняется на рабочем месте --й специализации; 0 в противном случае;
1, если ¿-я неисправность устраняется на рабочем месте 8-й специализации; 0 в противном случае;
1, если ¿-я неисправность требует выполнения Хк= капитального ремонта; 0 в противном случае.
Модель предусматривает назначение технологического процесса капитального ремонта (КР) в случае выявления дефектов у базовой детали.
В зависимости от сочетаний неисправностей К-и К8,Кк, устраняемых на рабочих местах --й и 8-й специализаций или капитальным ремонтом, возможны следующие комбинации:
1) на рабочем месте --й специализации можно выполнить все работы по устранению --го и 8-го сочетания неисправностей;
2) на рабочем месте -- й специализации можно выполнить все работы по устранению --го сочетания неисправностей и части 8-го сочетания;
3) на рабочем месте --й специализации нельзя устранить ни одной из неисправностей 8-го сочетания;
4) на рабочих местах к-й специализации выполняется КР двигателя.
Обозначим через К0 общую часть сочетаний ремонтных работ по
устранению --го и 8-го сочетаний неисправностей. В первой ситуации Ко= К8, во второй - Ко= К- П К8, в третьей - Ко = 0.
В четвертой ситуации выполняются работы, входящие во все сочетания, а базовая деталь восстанавливается (т.е. выполняется КР).
Для второй ситуации Я--й технологический процесс будет ошибочно назначен вместо ^-го, если одновременно произойдут независимые события:
- будет ошибочно обнаружена хотя бы одна неисправность в области К- \Ко, где область К-\Ко - это подмножество сочетаний неисправностей, устраняемых при назначении Я~го технологического процесса за исключением сочетаний неисправностей, входящих в подмножество Ко;
- будут ошибочно пропущены все неисправности в области К8\К0.
Вероятности первого Р-8, и второго Р2-8 событий будут
т
РУ8 = Е х- (X- - хш)-[хт • +хп • (1 - хш) • А ], (7)
¿=1
т
Р2-8 = 1 - П х¿8 • (хи - х-) • {1 - {х¿h • % + ха • (1 - хгЪ) • вг1 }Ь (8) i=1
где Ай, Бц, АгИ, БгИ - вероятности ошибок 1-го и 2-го рода при определении 1-й неисправности по 1-му и И-му диагностическому параметру при пред-ремонтном и приремонтном диагностировании.
Вероятности ошибочного назначения Яу-го технологического процесса вместо Я^-го и Я^-го вместо Яу-го
= Р1 ] ■ Р2 ] ; = Р1$/ • Р2 . (9)
Пусть исходное число технологических процессов равно числу сочетаний неисправностей (Я=К), т.е. каждому сочетанию неисправностей соответствует свой технологический процесс ЦРТС, а при выявлении дефектов блока цилиндров назначается технологический процесс КР.
Тогда при переходе от К сочетаний неисправностей к Я технологическим процессам ЦРТС потери СП, обусловленные неполным соответствием специализации рабочих мест фактическим сочетаниям неисправностей двигателей, поступающих на эти места ремонта или затраты в случае их КР, составят
К-1 К тК+К
Сп=Nх х х х СЩ^ -ХуХ„)+Рк5(Х] -X] • х*)]х ]=15=]+1/=1
х (1 - Хк) + СРкк(Хк - Хр) • (Хк - X]), (10)
где - затраты на устранение г-й неисправности, руб.;Ркк- вероятность появления дефекта у базовой детали.
Для определения затрат на диагностические операции и выполнение инструментальной дефектации введем целочисленные переменные
1, если при инструментальной дефектации г-я неисправность
Хаг А оценивается а-м структурным параметром;
I 0 - в противном случае.
Затраты на выполнение диагностических операций Сд составят
т Ь Н
Сд = х ( х ХцСг + х ХгиСи), (11)
т=1 1=1 И=1
где С[ и СИ - затраты на измерение 1-го и И-го диагностических параметров, руб.
Затраты на выполнение инструментальной дефектации СИд составят
В
С ИД = х Х1йСид, (12)
а=1
где Сид - затраты на измерение а-го структурного параметра, руб.
Методика решения задачи основана на последовательном сокращении числа технологических процессов от их количества, равного исходному количеству типовых сочетаний ремонтных работ, до оптимального.
Условием объединения типовых сочетаний ремонтных работ в один технологический процесс является незначительное отличие значений целевой функции (5) при последовательном сравнении затрат на ремонт.
Результаты расчетов для двигателей ЗИЛ-5081.10, представленные на рисунке, привели к объединению исходных 22 типовых сочетаний работ в шесть технологических процессов ремонта:
- кривошипно-шатунного механизма;
- газораспределительного механизма;
- кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов;
- цилиндропоршневой группы;
- цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма;
- цилиндропоршневой группы и газораспределительного механизма.
80 т-
. 70 ----------------------------------------------
1С
10
о
5 6 3 4 12
Специализация рабочих мест
Затраты на ремонт в зависимости от типовых сочетаний работ
и на капитальный ремонт:-----затраты на капитальный ремонт;
-- затраты на выполнение типовых сочетаний
ремонтных работ
Разработанные технологические процессы позволяют снизить трудоемкость работ в 1,5, а затраты на ремонт - в 2 раза.
Полученные результаты могу являться исходными данными для имитационного моделирования технологических процессов ЦРТС в условиях среднесерийного производства, обоснования специализации рабочих мест, структуры и параметров производственного участка авторемонтных предприятий.
Список литературы
1. Карагодин В.И. Централизованный ремонт автомобильных двигателей по техническому состоянию. М.: МАДИ, 2011. 94 с.
2. Гаскаров Д.В., Голиковский Г.А., Мосгалевский А.В. Прогнозирование технического состояния и надежности радиоэлектронной аппаратуры. М.: Советское радио, 1974. 223 с.
3. Гунба В.С., Кутовой С.С. Оценка состояния технических объектов и их классификация методом парных // Сб. науч. тр. РВВДКУ. Рязань, 2014. Вып. 1. С. 97 - 101.
4. David H.A. Themethod of paired comparisons // Charles Griffin & Company Limited. London, 1978. 144 p.
Гунба Валерий Сергеевич, канд. техн. наук, доц., vs_gunba@mail.ru, Россия, Рязань, Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище (военный институт)
MODELLING REPAIR TECHNOLOGICAL PROCESSES ACCORDING TO THE TECHNICAL CONDITION OF MOTOR VEHICLE ENGINES
V.S. Gunba
The technology of restoring the serviceability of motor vehicle engines with selecting the life-length repair strategy neither takes into account the regularity of changes in their technical condition nor ensures an effective maintenance of vehicles in a state of readiness for proper use. The alternative of the life-length repair strategy is that of the technical condition repair the core of which is that in accordance with pre-repair diagnosis results for each engine work stations are specified the specialization of which conforms with a set of technological operations required to restore its serviceability. Proposed by the author are the model and techniques of substantiating the technological processes of repair according to the technical condition of motor vehicle engines ensuring the reduction of labour intensity and repair expenses.
Key words: repair in accordance with the technical condition, combination of derangements, pre-repair diagnosis, diagnosis errors.
Gunba Valery Sergeevich, candidate of engineering sciences, docent, vs_gunba@mail.ru, Russia, Ryazan, Ryazan Higher Airborne Command School (Military Institute)
