CC BY
51
УДК 519.6
РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ЭКСПЕРТНОЙ ПОДСИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОДДЕРЖКИ И РЕМОНТА ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН
А.В. Муратов, К.А. Яковлев
В статье рассматриваются основные модули автоматизированной подсистемы технической поддержки и ремонта транспортно-технологических машин, а также проводится оценка экономической эффективности результатов внедрения
Ключевые слова: автоматизированная подсистема, транспортно-технологические машины, техническая поддержка машин, экономическая эффективность
Непрерывное усложнение технических объектов и рост степени автоматизации процесса управления выдвигают на передний план проблему оптимальной организации эксплуатации сложных технических объектов, в том числе и транспортнотехнологических машин (ТТМ). Важную роль при этом отводят определению состояния объектов, которое вследствие воздействия внешних и внутренних факторов изменяется с течением времени.
Использование современных технологий в области поддержания работоспособности ТТМ позволяет обеспечивать условия их безопасности, повысить экологическую безопасность отработавших газов, сократить расход горюче-смазочных материалов на 5-7 %, повысить долговечность составных частей автомобилей на 30-40 %, сократить простои в ремонте на 15-20 %, уменьшить расход запасных частей и материалов на 12-15 % [1].
Таким образом, возникла острая необходимость разработки методов, средств и алгоритмов диагностирования, обеспечивающих реализацию наиболее целесообразных технологических и организационных принципов практического использования методов и средств информационного обеспечения.
Для решения поставленных задач авторами предлагается разработать автоматизированную экспертную подсистему технической поддержки и ремонта ТТМ (которая может быть в дальнейшем интегрирована в информационный управляющий комплекс поддержки жизненного цикла парка ТТМ).
Предлагаемая подсистема включает три основных модуля: модуль оптимизации количества точек контроля, модуль диагностирования состояния ТТМ и модуль поддержки принятия решений пользователя.
С помощью модуля оптимизации точек контроля подсистема осуществляется определение оптимального количества точек контроля для обеспечения максимальной глубины поиска дефектов. Подсистема запрашивает у пользователя дополнительные точки контроля и стоимость их реализации. Посредством разработанного эволюционного алгоритма [2] проводится определение оптимального
Муратов Александр Васильевич - ВГТУ, д-р техн. наук, профессор, тел. (4732) 43-77-30
Яковлев Константин Александрович - ВГЛТА, канд. техн. наук, доцент, тел. (4732) 53-76-79
количества точек контроля для обеспечения максимальной глубины поиска дефектов при минимальных затратах.
С помощью модуля диагностирования состояния ТТМ подсистема осуществляет диагностику состояния всех узлов, деталей и систем машины. На основании данных диагностических параметров, запрашиваемых у ЛПР подсистема идентифицирует состояние узлов и деталей машин, посредством решающих правил, содержащихся в базе моделей. Использование таких моделей позволяет быстро выявить неполадки, так как правила позволяют выявить параметры, значения которых выходят за допустимые пределы. Механизм формирования решающих правил, составляющих основу базы знаний подсистемы, подробно описан в [3, 4].
Подсистема поддержки принятия решений пользователя формирует список рекомендаций по организации дополнительных контрольных точек, а так же стратегию ремонта ТТМ.
Для реализации предложенной автоматизированной подсистемы была выбрана среда программирования Visual Studio Net 2005, в состав которой входит компилятор объектно-ориентированного языка высокого уровня С++ и интегрированная среда разработчика. Разработанная программная система может быть использована в информационных системах, работающих под управлением ОС MS Windows 2000/ХР, Vista и допускающих реляционное представление данных для решения задач.
Интерфейс программ основан на стандартах GUI (Graphical User Interface) и использует стандартные элементы интерфейса Windows: окна, меню, кнопки, поля ввода и выбора и т.д.
Все расчеты, решение оптимизационных задач, реализация генетического алгоритма и построение графиков выполнено посредством подключения библиотек прикладного пакета математических вычислений Matlab 6.5
Работа модуля «Определение оптимального количества точек контроля» показана на рис. 1. В верхней части окна задаются номера дополнительных точек и стоимость их реализации, а так же предел затрат на дополнительное диагностирование. Кнопка «Показать точки» открывает функциональную схему оборудования с указанным местоположением точек контроля.
При нажатии кнопки «Провести расчет» заполняется таблица результатов в окне «Результаты оптимизации - Множество Парето». Окончательный выбор дополнительной совокупности точек контроля осуществляется ЛПР.
Модуль «Диагностика оборудования» предназначен для идентификации состояния (исправное/неисправное/аварийное) всех узлов/систем оборудования. Работа модуля показана на рис. 2.
Для начала процесса диагностирования необходимо в верхней части окна «Исходные данные»
указать вид и марку оборудования и выбрать из списка узел/систему для диагностирования. После чего открывается таблица «Ввод значений диагностических параметров», которую так же необходимо заполнить пользователю. После нажатия кнопки «Диагностика» в нижней части окна («Результаты») появляется идентификатор состояния в соответствующем окне (ИСПРАВНОЕ/НЕ ИСПРАВНОЕ/ АВАРИЙНОЕ). В таблице ниже выводятся наименования диагностических параметров, значения которых выходят за рамки нормативных.
ПаркМенеджер - Техническое обслуживание и ремонт: Определение оптимального количества точек контроля
Файл Правка Сервис Функции Справка
;®18 1Н ФI % I а ||Д АЩ1Ф1 □ I 01
Определение оптимального количества точек контроля: Исходные данные
Вид оборудования |Трактортрелевочный Марка оборудования |ТТ-4М
Задание стоимости дополнительных точек контроля
_▼] Тип оборудования [Машина
Ноиера точек согласно расположению №1 №2 №3 №4 №5 №6 №7 №8 №9 №10 №11
Стоииость реализации тыс. руб. 5 3 2 2 3 4,5 5 3 2 2 1
Затраты на организацию дополнительных точек контроля (не более), тыс. руб. |ю
Показать точки
Провести расчет |
Определение оптимального количества точек контроля: Результаты оптимизации - множество Парето
Варианты сочетаний совокупности точек контроля
№ Количество точек Номера точек Коэф. глубины поиска дефектов Стоимость реализации, тыс. руб.
1 3 3,4,7 0.7654 9
2 3 3,4,6 0.7435 8.5
3 3 4,5,6 0.8137 9.5
4 3 3,4,5 0.7186 7
5 3 3,5,8 0.7293 8
6 2 4,6 0.7012 6.5
Выбранный вариант совокупности точек контроля
№ Количество точек | Номера точек Коэф. глубины поиска дефектов | Стоимость реализации, тыс. руб. |
2 3 3,4,6 0.7435 8.5
Фронт Парето
Сохранить результаты
Закрыть
10:55
Рис. 1. Работа блока «Определение оптимального количества точек контроля»
Во вкладке «Диагностическая карта» формируется таблица с перечнем всех продиагностирован-ных узлов/систем с указанием текущего состояния. Вкладка стратегия ремонта содержит перечень и план-график мероприятий для устранения неполадок.
Во вкладке «Стратегия ремонта» приводится комплекс мероприятий для устранения выявленных неисправностей.
Все результаты расчетов, таблицы и графики могут быть оформлены в виде отчетов и сохранены в архиве или преданы на другие этапы жизненного цикла парка ТТМ и/или оборудования.
Внедрение предлагаемой автоматизированной экспертной системы технического обеспечения и ремонта ТТМ позволит реализовать значительный потенциал повышения эффективности предприятия. Оценка выгод от внедрения разработанного ПО для поддержки эксплуатации ТТМ приведены в таблице Проведенные расчеты по ожидаемым результатам внедрения разработанной подсистемы технической поддержки и ремонта ТТМ, показали, что ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения разработки может составить около 230 тыс. рублей [5].
Файл Правка Сервис Функции Справка
:®isib ©i^ianfe йкаїФі □ і й і □ і в ші nl
Диагностика оборудования: Исходные данные
Вид оборудования [Машина погрузочно-разгрузочная ▼] Марка оборудования [й
▼ | Тип оборудования |Машина
Ввод значений диагностических параметров Диагностика
Название Свободный ход Полный ход Тормозная сила на Тормозная сила на Тормозная сила Время срабатывания привода Рабочее давление воздуха в а
тормозной педали, мм тормозной педали; мм передних колесах, H задних колесах, Н стояночного тормоза, Н тормозной системы, с пневматических тормозов. Г'
Значение 1 140 1061 1048 1435 0.2
Диагностика оборудования: Результаты
Состояние текущего узла/системы
АВАРИЙНОЕ
Диагностируемые параметры, значения которых не соответствуют нормативным
№ 1 2 3 4 5 6 7
Название Свободный ход тормозной педали, мм Полный ход тормозной педали, мм Тормозная сила на передних колесах, H Рабочее давление воздуха в системе пневматических тормозов, МПа Усилие на ручном органе управления. Н Рабочий тормоз: тормозной путь, м Рабочий тормоз: уде; тормозная сила, 1
Диагностическая карта | Стратегия ремонта |
Название узла/системы Остов Энергетическая установка Силовая преобразукэще-передающая система Тормозная система Система управления курсовым движением Система подвески Движитель Электрическое и электронное оборудование
Состояние ИСПРАВНОЕ ИСПРАВНОЕ ИСПРАВНОЕ АВАРИЙНОЕ
Сохранить результаты | Закрыть |
10:29
Рис. 2. Работа блока «Техническое обслуживание и ремонт: Диагностика оборудования»
Оценка выгод от практического использования разработанной подсистемы в хозяйственной деятельности парка
ТТМ
Показатель эффективности Изменение Выгоды
Время детального планирования и выполнения планового технического обслуживания. Снижение до 30 %. Увеличение времени полезного использования.
Потребность во внеплановом ремонте. Снижение числа поломок транс-норта на б0 %. Существенное снижение времени про-сгаявремонте и затрат на звакуацию.
Заблаговременное выявление потенциальных причин отказов и низкой производительности. Повышение на 80 %. Снижение аварийности. Увеличение времени полезного использования
Литература
1. Апсин В.П. Моделирование процессов восстановления машин / В.П. Апсин, Л.В. Дехтеринский, С.Б. Нор-кин, В.М. Приходько. - М.: Транспорт, 1996. - 311 с.
2. Яковлев К.А., Муратов А.В. Разработка модифицированного эволюционного алгоритма решения задач многокритериальной оптимизации на всех этапах жизненного цикла парка транспортно-технологических машин // Вестник ВГТУ. - 2010.- Т. 6. - № 7. - С. 33-38.
Воронежский государственный технический университет Воронежская государственная лесотехническая академия
3. Яковлев К. А. Формирование решающих правил для оценки состояния транспортно-технологических машин на основе методов интеллектуального анализа данных // Вестник ВГТУ. - 2010.- Т. 6. - № 9. - С. 64-67.
4. Уотерман Р.Д., Ленат Д., Хейсе-Рот Ф. Построение экспертных систем: Пер. с англ. М.: Мир, 1987. 491 с.
5. Скрипкин К.Г. Экономическая эффективность информационных систем. М., 2003.
DEVELOPMENT OF THE AUTOMATED EXPERT SUBSYSTEM OF TECHNOLOGICAL MACHINES’
TECHNICAL SUPPORT AND ITS REPAIR A.V. Muratov, K.A. Yakovlev
This article is described main modules of automated subsystem of technological machines’ technical support and its repair and also a cost efficiency evaluation of this subsystem is conducting in the article
Key words: an automated subsystem, technological machines, technological machines’ technical support, cost efficiency
