CC BY
26
УДК 656.075
С.П. Озорнин, доктор технических наук, профессор кафедры строительных и дорожных машин факультета технологии, транспорта и связи, ФГБОУ ВО «Забайкальский государственный университет» e-mail: s.ozomin2013.s@ya.rn.
И.А. Тарасов, аспирант кафедры строительных и дорожных машин, ФГБОУ ВО «Забайкальский государственный университет» e-mail: 3022_0602@mail.ru
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СЕРВИСА ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ, ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ В СЕВЕРНЫХ РЕГИОНАХ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Приведены результаты разработки методики совершенствования организационно-технологического обеспечения технического сервиса грузовых автотранспортных средств (ГАТС) в регионах Сибири и Крайнего Севера, основанной на прогнозировании отказов с помощью непрерывного мониторинга условий эксплуатации и изменений технического состояния автомобилей. Методика, в основу которой заложен многомерный анализ, предусматривает сбор данных средствами встроенной диагностики и информационных технологий и позволяет прогнозировать появление отказов наиболее ответственных элементов, узлов и агрегатов ГАТС, что приводит к сокращению расходов на техническое обслуживание и ремонт, повышению безопасности эксплуатации автомобилей. В статье приводятся характеристики OLAP модели процессного подхода к организации сервисного обслуживания автомобилей категории N3 на СТО и эксплуатационных базах в регионах Сибири и Крайнего Севера. Данная модель позволила усовершенствовать организацию и технологию мониторинга условий эксплуатации ГАТС и учет их изменения при планировании технического обслуживания и регламентных замен элементов ГАТС.
Ключевые слова: технический сервис, экстремальные условия эксплуатации, северное исполнение АТС, техническая жесткость, системы мониторинга, OLAP-куб, многомерный анализ, процесс.
В настоящее время актуализируется необходимость повышения эффективности технической эксплуатации автотранспортных средств (АТС) в региональных условиях Сибири и Крайнего Севера путем совершенствования методов и технических средств информационного обеспечения сервиса.
Условия эксплуатации парка АТС в Северных регионах Российской Федерации определяются природно-климатическими и дорожными характеристиками зоны использования, режимом выполняемых работ, уровнем и качеством технического сервиса. Влияние на условия эксплуатации АТС оказывают уровень квалификации водителей и обслуживающего персонала, эффективность системы снабжения ГСМ запасными частями и прочими материалами, протяженность и состояние дорожной сети.
Осложненная специфическими условиями эксплуатация АТС требует от станций технического сервиса постоянного совершенствования систем управления и информационного обеспечения. Мониторинг изменения технического состояния АТС в эксплуатации предоставляет возможность предупредить отказы, а непрерывный контроль этих процессов позволяет выявить влияние температуры окружающей среды на техническое состояние узлов и агрегатов АТС.
Особенности эксплуатации грузовых автомобилей в условиях холодного климата определяют ряд требований к их конструкции, обеспечивающих надежность и безопасность эксплуатации, надлежа-
щие условия работы водителя, комфортабельность поездки. Для эффективной и безопасной эксплуатации грузовых автомобилей в районах Крайнего Севера технически и экономически целесообразны модификации этих автомобилей в северном исполнении. Автомобили должны надежно работать при безгаражном хранении в диапазоне температур окружающего воздуха от +40°С до -60°С и относительной влажности до 98 % при +25°С и более низких температурах. Исполнение машин, приборов и технических изделий для различных климатических зон нормируется ГОСТ 15150-69 [3].
Эффективность использования грузовых автомобилей существенно зависит от температурного фактора [4, 6]. При подготовке грузового автомобиля для северных условий эксплуатации, как правило, выполняются следующие работы: установка двойного остекления и утепление кабины, обеспечение подогрева фильтров и топливопроводов, установка дополнительного отопителя кабины или салона, утепление и обеспечение подогрева аккумуляторного отсека, обеспечение электроподогрева двигателя.
Согласно данным [6, 12] стоимость подготовки автомобилей КамАЗ и Урал к выпуску в северном исполнении отражена на диаграмме (рисунок 1).
Однако не во всех регионах РФ есть действующие предприятия по подготовке автомобилей к эксплуатации в климатических условиях Севера, что является предпосылкой эксплуатации неподготовленного парка автомобилей в условиях низких температур.
□ Рубли
Электроподогрев двигателя
Утепление аккумуляторного отсека
Установка дополнительного отопителя
Подогрев топливопровода
Утепление кабины
Двойное остекление кабины
О 5000 10000 15000 20000 25000 Рисунок 1. Стоимость работ по подготовке автомобиля к выпуску в Северном исполнении компанией ООО «Урал-Маркет»
Существенное значение имеет микроклимат рабочего места водителя, определяемый совокупностью параметров: температура, влажность, подвижность воздуха. Влияние микроклимата на организм водителя зависит от его возраста, степени закаленности, состояния здоровья, рабочей одежды. Температура воздуха в кабине влияет на вероятность возникновения дорожно-транспортных происшествий.
При поломке АТС обслуживающему персоналу приходится производить ремонт на открытой местности при низкой температуре окружающего воздуха и сильном ветре. Охлаждение организма при выполнении сервисных работ возникает вследствие длительного воздействия низкой температуры окружающей среды на все тело.
Специфика природно-климатических условий зоны холодного климата (низкие температуры окружающей среды, большая продолжительность зимнего периода со снеговым покровом и с заснеженными дорогами) обуславливает целый ряд особенностей эксплуатации грузовых автомобилей.
Эксплуатация этих автомобилей в условиях низких температур сопряжена с увеличением сопротивления качению колес при движении по зимней дороге,
повышением сопротивления в агрегатах трансмиссии из-за загустевания смазки, увеличением расхода и неполнотой сгорания топлива, связанной с ухудшением испарения и распыливания, необходимостью дополнительных затрат топлива на прогревы двигателя, более длительной работой двигателя на пониженных и неустановившихся режимах (температурах).
Наиболее значительный расход топлива связан с прогревом двигателя, агрегатов трансмиссии и шин после длительной стоянки на открытой площадке при низкой температуре воздуха. В качестве примера влияния низких температур на расход топлива на рисунке 2 показана зависимость расхода топлива от температуры в агрегатах трансмиссии, полученная при испытаниях автомобиля ГАЗ-66 на ровном, чистом участке дороги с асфальтобетонным покрытием в безветренную погоду при различных температурах окружающего воздуха [2].
Сбор информации для многомерного анализа данных, а в последующем для прогнозирования изменений технического состояния АТС, производится с использованием существующих встроенных средств контроля, а также по факту оценки на станциях технического сервиса.
О л/100 км
60
40
20
60 50 40 30 20 10 о
|{ || и
3 1® ь.__ Iя
V- г, - 1
л 1 -'-.Хг..-
Я* ',К < 0 В/
ё / / 5
г. 1 I 1 <
20
40
60
во
100
120
140 мин.
Рисунок 2. Зависимость расхода топлива от температуры:
1 - температура под капотом; 2 - температура заднего моста; 3 - температура КПП; 4 - температура раздаточной коробки; 5 - температура переднего моста; 6 - расход топлива, л/100 км
В соответствии с алгоритмами, установленными технической документацией, прогнозирование отказов узлов и агрегатов АТС возможно после оперативного анализа данных по технологии OLAP [2], заключающейся в подготовке суммарной (агрегированной) информации на основе больших массивов данных, структурированных по многомерному принципу [11].
Основой программирования по предложенной технологии является многомерный куб данных - OLAP-куб, который содержит базовые данные и информацию об измерениях величин ряда параметров, которые могут потребоваться для прогнозирования отказов элементов, узлов и агрегатов автомобиля при выполнении соответствующих запросов.
Для расчета рисков возникновения отказов или неисправностей агрегата или узла автомобиля необходимо задать четкие критерии, по которым будет производиться прогнозирование конкретного отказа.
Преимуществом OLAP-куба является использование базы данных, в которой собирается информация о количественном и марочном составе автомобильного парка, а также сведения об отказах АТС. Оценивая в совокупности собранные данные,
программныи продукт предоставит статистику отслеживаемых параметров, графический отчет и позволит прогнозировать вероятность возникновения конкретного вида отказа.
Принцип работы программного продукта по вышеописанной технологии отображен на рисунке 3. Исходя из графика, приведенного на рисунке 4, можно оценить количество фактических критических отказов по надежности узлов и агрегатов АТС по месяцам [4].
Рисунок 3. Распределение отказов по месяцам года, интегрированное в модель OLAP-куба
w, %
150
100
50
\ V
X
VII VIII IX X XI XII I II III IV V VI VII
Месяц
Рисунок 4. Распределение отказов по месяцам года: 1 - двигатель; 2 - подвеска; 3 - рулевой механизм
Подобную статистику предлагается использовать при составлении математической модели прогнозирования отказов АТС в северных регионах. С помощью многомерного анализа реализуемое программное обеспечение будет отслеживать работу узлов и агрегатов грузовых автомобилей, критических по надежности для конкретного месяца года. Результаты контроля (с помощью датчиков, встроенных и подключаемых диагностических средств) значений диагностических параметров собираются в информационное хранилище и обновляются с течением времени. Реализуемый программный продукт в любой момент может обратиться ко всем диагностическим параметрам одновременно, после чего проводится многомерный анализ. Его
результаты позволяют оценить вероятности возникновения отказов после оценки, например, совокупности данных о погодных условиях, видимости, скоростном режиме движения АТС, температурах в кабине и окружающей среды. Программа выдает рекомендации по необходимой остановке АТС для технического обслуживания или для отдыха водителя. Технические возможности и интерфейс программного продукта отображены на рисунке 5.
В данном случае отображается мониторинг условий эксплуатации и изменения технического состояния автомобиля Камаз-4310, находящегося в эксплуатации в северной части Забайкальского края. С помощью встроенных средств диагностирования в режиме реального времени фиксируют-
Рисунок 5. Главное рабочее окно программного продукта прогнозирования отказов автомобилей
ся показания о времени эксплуатации автомобиля, расходе топлива, количестве остановок, температуре окружающей среды и т.д. Эти параметры группируются в отдельные базы (ячейки OLAP -куба).
Технология многомерного анализа OLAP позволяет одновременно оценить в комплексе несколько изменяющихся переменных и прогнозировать вероятности отказа элементов, узлов или агрегатов АТС.
Вкладка «Остаточный ресурс» представляет результаты предварительной обработки данных об условиях эксплуатации автомобиля и возможности его безотказной работы до очередного планового технического воздействия (ТО-1 или ТО-2).
Вкладка «Вероятность отказа» представляет результаты статистической обработки данных о вероятностях выхода из строя отдельно разбитых по группам узлов и агрегатов АТС (двигатель, коробка передач, раздаточная коробка, главная передача).
Вкладка «Отчет» осуществляет выгрузку в текстовый документ наименований и численных значений всех контролируемых параметров по заданному временному интервалу.
Вкладка «Развернуть OLAP-куб» позволяет развернуть все контролируемые параметры по группам.
Преимущество OLAP-технологии проявляется, прежде всего, в том, что она позволяет учитывать величину расхода топлива (в зависимости от климатических условий), своевременно выявлять критические по надежности элементы, узлы или агрегаты,
а также комплексно оценивать условия микроклимата рабочего места водителя, что дает возможность формировать оценку технического состояния АТС.
В результате проведенной оценки можно сделать вывод о том, что процессы повышения эффективности эксплуатации автомобилей в экстремальных условиях Сибири и Крайнего Севера исследованы недостаточно. Методика прогнозирования отказов многомерным анализом с помощью сбора данных средствами встроенной диагностики и информационных технологий снизит расходы на обслуживание и ремонт АТС, а также повысит уровень безопасности водителей.
Постоянно изменяющиеся условия реализации автомобильного сервиса требуют совершенствования технологии, методов и средств мониторинга процессов эксплуатации АТС. Внедрение информационных технологий и систем мониторинга условий эксплуатации и изменений технического состояния грузовых АТС позволит отслеживать и изучать процессы их эксплуатации в различных районах Якутии, Магаданской и Иркутской областей, Республики Бурятия и Забайкальского края. Для более точной корректировки периодичности и объемов сервисных работ, а также снижения вероятности внезапных отказов, отслеживать процессы изменения работоспособности агрегатов и узлов следует непрерывно, с учетом специфики условий работы АТС в условиях холодного климата.
Литература
1. Афанасьев, Л.Л. Конструктивная безопасность автомобилей: учеб. пособие для вузов / Л.Л. Афанасьев. -Москва: Машиностроение, 1983. - 212 с.
2. Беднарский, В.В. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: учебник / В.В. Беднарский. -Изд..3-е, перераб. и дополн. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2007. - 456 с.
3. ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды. - Москва: Стандартинформ, 2006. - 60 с.
4. Кузнецов, Е.С. Теоретические основы технической эксплуатации автомобилей / Е.С. Кузнецов. -Москва: МАДИ, 1979. - 111 с.
5. Лямина, Е.Я. Судебная медицина: учеб. пособие для вузов / Е.Я. Лямина. - Москва: Юридическая литература, 1968. - 251 с.
6. Озорнин, С.П. Совершенствование процессов автомобильного сервиса в условиях Забайкальского края / С.П. Озорнин, И.А. Тарасов // Ав-томобиль для Сибири и Крайнего Севера. Конструкция, эксплуатация, экономика: мат-лы 90-й междунар. научно-техн. конф. Ассоциации автомобильных инженеров (Иркутск, 9 - 10 апреля 2015 г.). - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2015. - С. 341-351.
7. Озорнин, С.П. Совершенствование диагностирования технического состояния машин, эксплуатируемых в условиях Забайкальского края / С.П. Озорнин, И.Е. Бердников // Автомобиль для Сибири и Крайнего Севера. Конструкция, эксплуатация, экономика: мат-лы 90-й междунар. научно-техн. конф. Ассоциации автомобильных инженеров (Иркутск, 9 - 10 апреля 2015 г.). - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2015. - С. 37-48.
8. Озорнин, С.П. Организация и технология фирменного сервиса транспортных и технологических машин: моногр. (Ч. 1) / С.П. Озорнин. - Чита, ЗабГУ 2013. - 210 с.
9. Озорнин С.П. Организация и технология фирменного сервиса транспортных и технологических машин: моногр. (Ч. 2) / С.П. Озорнин. - Чита, ЗабГУ, 2013. - 131 с.
10. Озорнин, С.П. Анализ условий эксплуатации грузовых автомобилей в Забайкальском крае с целью совершенствования их сервиса / С.П. Озорнин, И.А. Тарасов // Информационные технологии, системы и приборы в АПК. Ч.1: мат-лы 6-й междунар. н-п к «АГРОИНФО-2015» (Новосибирск, 22-23 октября 2015 г.) / Сиб. отд-ние аграрной науки, Сиб. физико-техн. ин-т аграр. проблем. - Новосибирск: 2015. -С. 366-372.
11. Codd, Edgar F. Providing OLAP to User-Analysts: An IT Mandate // Computerworld. - Т. 27. - № 30. -ISSN 0010-4841.
12. http://www.ural-market.com/ - официальный сайт компании ООО «Урал-Маркет» - (дата обращения: 20.04.16).
13. http://www.kodeks.ru/ - ИПС «Кодекс» - (дата обращения: 20.04.16).
14. http://stroy-technics.ru/ - электронный портал «СтройТехника.ру», строительные машины и оборудование, справочник - (дата обращения: 20.04.16).
15. https://ru.wikipedia.org - электронный источник «Википедия» - (дата обращения: 20.04.16).
