Декомпозиция жизненного цикла ТО и ТС на стадиях эксплуатации и утилизации

___________________

Объем продаж ТС, определяющий развитие производства и рассмотренный выше, в полной мере зависит от сферы потребления. Последняя сама является сложной изменяющейся системой, подверженной воздействию большого количества разнородных случайных факторов. Стохастический характер реакции сферы потребления на такие воздействия, наличие точек бифуркации в описании процессов снижает точность прогнозирования. Поэтому, жизненный цикл То и ТС может прерваться после производства или хранения (см. рис. 6.1.) и не найти своего места в сфере потребления.

Приятным примером может являться невостребованная военная техника и боеприпасы, подлежащие утилизации или метамарфозу.

Однако, большинство произведенных ТС вступают в следующую стадию жизненного цикла – эксплуатацию. Структура цикла представлена на рис. 6.18.

В сферу эксплуатации ТС обычно поступает в удобном для транспортировки виде. В этой связи требуются работы по подготовке ТО или ТС к вводу в эксплуатацию, а именно:

· сборка, монтаж ТС, поставляемых в разобранном виде;

· настройка, наладка, диагностика ТС и ТО;

· строительство объектов, сооружений, монтаж ТС, требующих выполнения работ на месте эксплуатации;

· приемка-сдача системы потребителю, обучение персонала, проверка количества, качества, комплектности ТС.

Непосредственная эксплуатация (техническая, штатная, опытная, подконтрольная, лидерная) включает:

· приведение в готовность;

· поддержание готовности;

· использование по назначению;

· хранение при эксплуатации или ожидание использования;

· транспортирование при эксплуатации;

· техническое обслуживание и ремонты.

Работы по прекращению эксплуатации:

· снятие (вывод) с эксплуатации;

· списание, подготовка документации;

· обезвреживание элементов и территорий;

· подготовка к утилизации или передачи на кап.ремонт или метаморфоз;

· передача на хранение или в эксплуатацию отдельных узлов, деталей, конструкций ТС.

Капитальный ремонт большинства ТС выполняется силами специализированных организаций, т.е. ТС возвращается в сферу производства. Более простые изделия ремонтируются на самом эксплуатационном предприятии, но после такого ремонта ТС вновь проходит стадию ввода в эксплуатацию.

Модернизация – один из способов улучшения функциональных свойств, внешнего вида ТС, повышения эксплуатационных свойств и надежности, состоящей в изменении отдельных деталей, узлов, внешней формы без принципиального преобразования.

В зависимости от глубины проработки ТС вновь может требовать подготовку к вводу в эксплуатацию и цикл повторяется вновь.

Технические обслуживания и текущие ремонты. Техническое обслуживание выполняется для поддержания работоспособного состояния объекта при эксплуатации. Техническое обслуживание включает наблюдение за выполнением правил эксплуатации объекта, внешний уход за объектом, регулировочные и крепежные работы, устранение мелких дефектов, пополнение и (или) замену масла, рабочих жидкостей, сезонное обслуживание.

Работы по техническому обслуживанию могут проводиться ежедневно, в установленные сроки, в установленные часы наработки, километраж и т.п. Сезонное обслуживание включает выполнение работ, связанных с переходом к эксплуатации объекта на открытом воздухе в летних или зимних условиях. В основном это замена смазочных материалов, установка средств обогрева (подогрева), изменение полотности электролита в аккумуляторах. У транспортных скоростных машин – замена покрышек.

Текущие ремонты выполняются для воостановления работоспособного и исправного состояния объекта. Ремонт может быть по потребности после появления отказа связан с неожиданной вынужденной остановкой объекта в случайный момент времени в процессе выполнения им производственных функций.

Вынужденный простой влечет за собой материальные потери. Внезапная поломка одного элемента иногда вызывает поломку других элементов объекта, что приводит к дополнительным материальным потерям. Такие события дезорганизуют производство.

Предупредительный ремонт объекта до появления постепенного отказа может быть перурочен к пеерывам в работе, не дезорганизует производство. Однако, ресурс многих деталей и узлов при предупредительном ремонте используется неполностью.

Система планово-предупредительного ремонта планирует жизненный цикл ТО и ТС на период эксплуатации. Этот период можно представить в виде (рис. 6.19.).

Определенный параметр R системы на протяжении эксплуатации снижается до отметки R_min при котором дальнейшая эксплуатация невозможна или может привести к критическим последствиям. При проведении ТО1 параметр восстанавливается до отметки R_TO1 , которая в общем случае будет меньше R₀ - начальног сотояния.

Далее цикл повторяется – ТО2; ТО3. С каждым разом параметр восстанавливается все меньше. Требуется ремонт (текущий или капитальный). Заменяя отдельные детали и узлы, восстанавливая детали можно достичь почти полного восстановления параметра R. Но время межремонтных циклов становится меньше, затраты на восстановление возрастают.

Система планово-предупредительного ремонта предусматривает текущий, средний и капитальный ремонт в зависисмости от объема работ, которые необходимо выполнить.

Все детали, подлежащие замене, разбиваются на группы с приблизительно одинаковыми сроками службы каждой группы. Это дает возможность при ТО или ремонте заменить при разборке всю группу деталей, а не выводить машину в ремонт и не разбирать вновь при выходе из строя то одной, то другой детали.

Более перспективным представляется ремонт по фактическому износу. Постоянное диагностирование (мониторинг состояния) объекта позволяют отследить период, когда износ достигает предельного значения. Тогда объект выводят в ремонт и меняют соответственную группу деталей. Проиллюстрировать разницу в планово-предупредительной системе и по фактическому износу можно рис.6.20.

В начале работы ТО и ТС имеется период интенсивного износа, обусловленный притиркой деталей (зона 1). Т.е. от исходного состояния а_n показатель изменяется и достигает значения
а_n +δ_n . Затем, продолжительный период (зона 2) идет стабильный нормальный износ. Суммарная величина износа (например, увеличение зазора) может достигнуть а_n +δ_n +в_n . Зона 3 – зона аварийного состояния. Однако, для различных объектов продолжительность зоны 2 строго не может быть определена в силу ряда факторов: начальный зазор, качество металла, условия эксплуатации и т.д. Поэтому система планово-предупредительных ремонтов предусматривает замену деталей по среднестатистическим показателям. Допустим, в точке А некоторые ТО и ТС к этому моменту времени уже достигнут предельных показателей, а некоторые, как показано на рис. 6.20а, могди бы работать дольше. Разница соответствует времени Δ2.

На рис.6.20б показан пример технического вмешательства по фактическому износу. Решение о выводе ТО и ТС в ремонт принимается на основе диагностики показателя S, т.е. в диапозоне времени ΔА. Т.е. ТО и ТС будут работать оптимальный период времени – до точки перехода в аварийный режим.

Увеличение межремонтного цикла экономически выглядит весьма заманчиво. Однако, время вывода ТО и ТС в ремонт по фактическому износу может совпасть с сезоном максимальной загрузки, когда простой в ремонте обойдется компании очень дорого. Поэтому постоянный мониторинг состояния ТО и ТС должен согласовываться с загрузкой предприятия и оптимизировать время вывода в ремонт, т.е. диапозон ΔА может быть увеличен.

Одним из важных свойств ТО и ТС является ремонтопригодность.

Ремонтопригодность – это свойство ТО, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов и повреждений, в возможности поддержания и восстановления работоспособности проведением технического обслуживания и ремонта. Количественно ремонтопригодность определяется затратами времени, труда и средств. Ремонтопригодность закладывается при разработке ТО выбором рациональной конструкции, агрегатированием, обеспечивается при изготовлении ТО соблюдением технологии производства и поддерживается при эксплуатации за счет рациональной системы технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность – одно из важнейших качеств с точки зрения обеспечения длительности жизненного цикла.

Длительность каждого интервала времени восстановления работоспособности ТО является случайной величиной.

Космонавт Уолтер Ширра субъективно оценил важность надежности, сказав, что «у тебя невольно возникает чувство беспокойства, когда твоя жизнь зависит от правильности функционирования тысяч деталей, каждая из которых поставлена фирмой, предложившей изготовить ее за самую низкую цену» [8].

По мере того, как сложность ТО и ТС возрастает, все более важное значение приобретает надежность их работы. Необходимость обеспечения надежности пилотируемых космических аппаратов очевидна, однако, надежность не менее важна при производстве изделий гражданского назначения. Поэтому характеризуя жизненный цикл То и ТС необходимо рассмотреть динамику отказов в период эксплуатации.

Рассмотрим в начале понятие потока событий.

Поток событий – последовательность событий, происходящих одно за другим в некоторые моменты времени. В общем случае рассматривая эксплуатацию То можно говорить о потоке отказов объекта и о потоке восстановлений работоспособности объекта.

Для системы эксплуатации типичным является случайный поток событий, в котором события следуют одно за другим в случайные моменты времени.

Функция потока событий следует из интерпритации ординарного потока событий как случайного процесса, который скачкообразно возрастает на одну единицу в моменты появления событий, что показано на рис. 6.89.1а

Число событий за время t для совокупности N объектов будет:

а для одного объекта равно

По мере увеличения N число скачков становится больше, а сами скачки – меньше. В пределе при N→∞ получается функция потока событий:

которая возрастает плавно, а не скачкообразно (рис.6.89.1б)

Числа отказов и восстановлений работоспособности объекта за некоторый срок эксплуатации будут одинаковыми, так как после каждого отказа следует восстановление работспособности. Однако функции потока отказов и поока восстановлений работоспособности будут разными, т.к. будут различными время работы и время восстановления работоспособности за тот же срок эксплуатации.

О часах. Больше проводят у часовщика, а не у хозяина.

Функция потока отказов на практике часто оказывается линейной в периоде t_э нормальной эксплуатации. Первый период – период приработки – характеризуется внезапными и приработочными отказами, которые обусловлены плохим качеством материала, производственными просчетами, конструкторской недоработкой и т.п.

Тщательное изготовление, контроль качества и выбор соответствующего периода и режима приработки позволяют устранить эти дефекты в продукции.

Отказы в третьей области обусловлены преимущественно износом.

Интенсивность (плотность) потока событий – среднее число (математическое ожидание числа) событий в единицу времени. Интенсивность потока событий является первой производной функции потока событий во времени:

Интенсивность потока событий может быть как постоянной, так и переменной величиной в завмсимости от характера потока: для стационарного потока она постоянна, т.е. λ = const, для нестационарного потока зависит от времени, т.е. λ = λ(t).

Характеризуя жизненный цикл ТО и ТС в период эксплуатации следует обратиться к графику (рис.6.21), отражающему изменение прибыли и убытков во времени.

При покупке новой машины первоначальные затраты потребителя велики, однако, на эксплуатацию, обслуживание тратится достаточно мало средств. Со временем затраты возрастают (кривая 2). Все большее количество деталей требует замены и восстановления.Производительность ТО и ТС, эффективность, функциональные качества со временем также снижаются несмотря на ремонтные воздействия. Следовательно, снижается прибыль связанная с эксплуатацией То и ТС (кривая 1).

Результирующий показатель (кривая 3) демонстрирует, что после точки Т_кр (критическое время) дальнейшая эксплуатация убыточна. Это не говорит о том, что жизненный цикл ТО и ТС окончен. Объект можно эксплуатировать и дальше, однако экономически это не целесообразно.

С технической точки зрения все зависит от состояния системы. Т.е. на стадии эксплуатации, во-первых, один и тот же объект может находиться в различных состояниях, во-вторых, переход системы из одного состояния в другое не только характеризует, но и определяет дальнейшее направление жизненного цикла.

Рассмотрим возможные состояния ТО и ТС и связи между ними.

Состояния системы могут быть дискретными и непрерывными. Система с дискретными состояниями имеет конечное множество возможных состояний:

Переход системы из одного состояния в другое осуществляется в момент, когда в системе происходит событие, вызванное фактором, изменяющим состояние системы. Кроме этого, переходы могут быть обратимыми и необратимыми. Внезапный отказ, связанный с поломкой детали, потерей устойчивости, расплавлением и т.п., является характерным примером дискретного перехода. К тому же необратимого. Фактором, вызвавшим переход может быть превышение допустимых нагрузок, скрытые дефекты изготовления, ошибки в расчетах, нарушение правил эксплуатации.

Постепенные отказы, обусловленные физическим и моральным износом, ржавением и т.п., нерперывно ухудшают состояние объекта. Регулировочные работы, востановление позволяют вернуть объект в исходное состояние – работоспособное С точки зрения эксплуатации наибольший интерес представляют обратимые процессы: переход из работоспособного состояния в неработоспособное и наоборот, из неработоспособного в работоспособное. С точки зрения «жизненного цикла» дополнительно важен необратимый переход из работоспособного состояния в неработоспособное предельное состояние.

Рассмотрим упрощенный граф состояний изделия в системе эксплуатации (рис.6.22) [194].

Возможные состояния ТО и ТС :

· работоспособное;

· неработоспособное;

· предельное;

· исправное;

· неисправное.

Работоспособное состояние – состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и конструкторской документации. Роботоспособность не касается требований, не влияющих на эксплуатационные показатели, например, дефекты окраски.

В неработоспособном состоянии функциональные параметры объекта и, следовательно, его эксплуатационные показатели выходят за допустимые пределы, и объект не способен выполнять хотя бы одну из заданных функций. Например, при засорении системы подачи топлива мощность двигателя снижается ниже допустимого уровня, его работоспособность нарушается, он переходит в неработоспособное состояние. Или, при поломке двигателя полностью утрачивается его работоспособность и он переходит в неработоспособное состояние – это отказ.

Исправное состояние – состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и конструкторской документации. Исправное и работоспособное состояния не тождественны. Исправное состояние включает работоспособное. Испарвный объект всегда работоспособен. Работоспособный объект может быть неисправным.

Неисправное состояние – состояние объекта, в котором он не соответствует хотя бы одному требованию технической документации. В неисправном состоянии объект может быть работспособным, если несоответсвие требованиям технической документации не касается функциональных параметров, определяющих эксплуатационные показатели объекта. Например, дефекты окраски, небольшие вмятины и т.п.

Предельное состояние объекта – состояние, при котором его дальнейшая эксплуатация по назначению или восстановлению недопустимо или нецелесообразно. Эксплуатация То и ТС, находящегося в предельном состоянии, аевозможно или нецелесообразна из-за неустранимого снижения безопасности или эффективности. Использование объектов по назначению всегда сопровождается расходованием их ресурса и переходом в неработоспособное предельное состояние в результате постепенного отказа из-за старения и изнашивания материалов или в результате внезапного отказа из-за превышения предельных нагрузок, применения объекта не по назначению и т.п.

Дата добавления: 2014-05-02; просмотров: 646; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!