Методы оптимизации технического обслуживания и ремонта автомобилей

Определение зависимости затрат на техническое обслуживание (ТО) и ремонт автомобиля от периодичности их выполнения. Выбор оптимальной периодичности ТО автомобиля. Разработаны и обоснованы модели оптимизации показателей надежности ТО и ремонта автомобиля.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методы оптимизации технического обслуживания и ремонта автомобилей

Семернин А.Н., Кокаев У.Ш., Укибасов К.И., Кайрат А.А.

ТарГУ им. М.Х. Дулати

Одним из основных направлений исследований в области надежности машин является определение оптимальных режимов их технического обслуживания с целью снижения интенсивности изнашивания и минимизации затрат на поддержание их в техническим исправном состоянии.

Научно обоснованный подход к системе технического обслуживания позволяет не только поддерживать уровень надежности машин, но и повысить ее за счет предотвращения некоторой части отказов путем своевременного выявления и устранения неисправностей.

Предложенный Г.В. Крамаренко технико-экономический метод предусматривает определение периодичности технического обслуживания по критерию минимальной суммы удельных затрат на техническое обслуживание и текущий ремонт. Удельные затраты на техническое обслуживание с увеличением периодичности обслуживания уменьшаются, в то время как удельные затраты на ремонт растут. При этом суммарная стоимость технического обслуживания и ремонт автомобилей (Ср+СТО) вначале снижается, а затем возрастает. Точка, соответствующая минимальным затратам Сmin, дает оптимальную периодичность Lопт технического обслуживания (рис. 1) [1].

Рис. 1. Зависимость затрат на ТО и ремонт автомобиля от периодичности их выполнения

Я.И. Несвитский предлагает определять периодичность ТО автомобилей поагрегатно, отдельно для каждого периода эксплуатации (приработки, нормальной эксплуатации, периода интенсивного износа). На основе теорем о повторении опытов автор делает заключение, что распределение отказов автомобиля в период нормальной эксплуатации описывается распределением, весьма близким к Пуассоновскому [2]:

технический обслуживание автомобиль оптимизация

где: Рn — вероятность возникновения nотказов автомобиля в рассматриваемом интервале пробега ; — среднее значение параметра потока отказов автомобиля, взятое для рассматриваемого интервала пробега.

1 — вероятность безотказной работы; 2 — вероятность возникновения одного отказа; 3 — вероятность возникновения двух отказов.

Рис. 2. Кривые выбора периодичности ТО

Анализ этих характеристик позволяет выбрать оптимальную периодичность ТО автомобиля. Величина ее определяются медианным значением отрезка на оси абсцисс о-l1 (вероятность возникновения двух и более отказов автомобиля на отрезке о-l1 равно нулю). Эксплуатационная надежность автомобиля при этом равна величине ординаты точки С (рис. 2).

Экономико-вероятностный метод определения периодичности профилактических работ, предложенный Г.С.Рахутиным, предусматривает определение оптимальной периодичности, исходя из минимизации коэффициента суммарных затрат Ксз, показывающего соотношение удельных затрат при профилактике к удельным затратам без профилактики [3]:

где: w0 — параметр потока отказов, отк/ч; — периодичность профилактики, ч; Кст — коэффициент стоимости (соотношение стоимости профилактики к стоимости отказов); Р() — вероятность безотказной работы за .

Е.С. Кузнецовым для определения периодичности ТО предложено несколько методов, отличающихся выбранным критериями:

— по допустимому уровню безотказности (рис. 3);

— по допустимом значению и закономерности изменения параметра технического состояния;

— по удельным затратам на техническое обслуживание и ремонт (технико-экономический метод) (рис. 4);

— по удельным затратам на техническое обслуживание и ремонт и доверительному уровню вероятности безотказной работы (экономико-вероятност-ный метод).

F=I-г — риск; l0 — периодичность ТО; хг — гамма-процентный ресурс; Rд — допустимая вероятность безотказной работы.

Рис. 3. Определение периодичности ТО по допустимому уровню безотказности

С1, С2 — соответственно удельные затраты на ТО и ремонт; С? — суммарные удельные затраты на ТО и ремонт.

Рис. 4. Схема определения периодичности ТО технико-экономическим методом

Экономико-вероятностный метод обобщает предыдущие и учитывает экономические и вероятностные факторы, а также позволяет сравнивать различные стратегии поддержания и восстановления работоспособности автомобиля. Данный метод предусматривается общего случая, а именно для расширения номенклатуры работ по ТО за счет применения так называемого принудительного ремонта.

Периодичность ТО в этом случае устанавливается из условия, что определенному состоянию стоимостных затрат при выполнении ремонтных работ принудительно и соответственно по потребности при данных характеристиках закона распределения соответствует только одна оптимальная периодичность и уровень вероятности безотказной работы, при которых суммарные удельные затраты на ТО и ремонт будут минимальны.

Периодичность ТО определяется из выражения [4, 5]:

где: — периодичность ТО; — вероятность прежде временного ТО; р — вероятность ТО с пробегом больше установленного; d — затраты на одно ТО с периодичностью ; с — фактический уровень удельных затрат на ТО.

Уравнение (4) позволяет для любого типа распределения определить периодичность ТО при известных характеристик распределения и соотношениях затрат с и d.

Метод А.М. Шейнина, основанный на использовании математического моделирования, позволяет оптимизировать значения периодичности ТО, допустимого износа и ресурса в их взаимосвязи по минимальной исходной информации, сведя к минимуму натурный эксперимент.

За критерий оптимизации периодичностей операций tобс.опт принята минимальная сумма удельных общих затрат Спн общ(tобсл) (тг/км) на поддержание объектов в исправном или только работоспособном состоянии, обеспечивающих максимальную производительность машин в данных условиях эксплуатации. Сумма Спн общ (tобсл) состоит из двух слагаемых: удельных затрат на устранение отказов и неисправностей Суд отк(tобсл) и затрат на проведение обслуживание СТО(tобсл) [6, 7]:

Первый член целевой функции (4) выражается следующим соотношением:

Второй член уравнения (5) отражает удельные затраты на обслуживание:

Соотношения (4) и (5) позволяют преобразовать целевую функцию (6) для случая, когда основная система имеет одну параллельно вспомогательную систему и необходимо определить периодичность ее обслуживания:

Машина, ее агрегата или узел (сборочная единица) работают до списания циклов и подвергаются -1 раз капитальному ремонту, при этом — целое положительное число; метод распределения t = tam. Капитальный ремонт сборочной единицы является текущим ремонтом агрегата, в который она входит. То же относятся к агрегату и машине.

Принят общий процесс восстановления, что относятся как к восстановлению систем техническим обслуживанием, так и наработкам до и после устранения отказов. Ресурс до первого отказа (КР) больше чем ресурсы между отказами (КР), но последние имеют одно и то же значение. Отношение между ресурсами . Это относится к машине, агрегату, сборочной единице (объекту). С учетом этого целевая функция имеет следующий вид:

где Соп — средняя стоимость общего изнашивания, приходящаяся на одно предельное состояние объекта.

Для выявления минимума стоимости С (t) по соотношению (8) необходимо определить оптимальные значения ресурса , периодичности обслуживания, предельного износа Un, учитывая их взаимосвязь, что относятся к большинству объектов. Для этого рассмотрены зависимости, во-первых, ресурса от периодичности обслуживания, во-вторых, стоимости компенсации потерь от наработки и периодичности ТО и в-третьих, стоимости текущего ремонта от наработки.

В зависимости от стоимости и других особенностей объектов разработаны следующие модели оптимизации показателей надежности.

Модель 1. Ввыявление значений показателей надежности элементарных невосстанавливаемых и восстанавливаемых сборочных единиц, предельный износ которых вызывает их отказ, а скорость изнашивания зависит от периодичности ТО. Модель применяется для двух типов объектов, отличающихся определения предельного износа.

Модель 1.1 — используется для оптимизации значений ресурсов и периодичности ТО; значение предельного износа определяется только по критерию невозможности дальнейшей эксплуатации и при расчете является заданным.

Модель 1.2 — используется для оптимизации значений ресурсов, периодичности ТО и предельного износа. Если выявленное оптимальное значение предельного износа оказывается больше заданного, то принимается последнее, и расчеты производятся по модели 1.1.

Модель 2. Выявление значений показателей надежности сложных объектов- машин и их основных агрегатов, работоспособность которых восстанавливается текущим и капитальным ремонтами. Модель принимается для трех типов объектов, отличающихся оптимизируемыми показателями.

Модель 2.1 — используется для оптимизации значений ресурса; применяется к объектам, не имеющим сборочной единицы, износ которой определяет предельное состояние объекта.

Модель 2.2 — используется для оптимизации значений ресурса объекта и периодичности ТО данной сборочной единицы; применяется к объектам, имеющим сборочную единицу, износ которой определяет предельное состояние объекта. Предельное значение износа этой сборочной единицы задается.

Модель 2.3 — позволяет оптимизировать значения ресурса объекта, периодичности ТО и предельного износа сборочной единицы, определяющей предельное состояние объекта; применяется к тем же объектам, что и модель 2.2. Если выявленное значение оптимального износа больше заданного, то используется предыдущая модель 2.2.

В таблице 1 представлены формулы для расчета оптимальных значений показателей надежности, разработанные исходя из соотношения (8), выявленных закономерностей и назначения моделей.

Формулы расчета оптимальных показателей надежности

МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ТО И РЕМОНТА АВТОМОБИЛЕЙ

Основой рациональной организации и управления на автомобильном транспорте при проведении ТО и ремонта автомобилей является производственный процесс. Рационально организованные производственные процессы создают условия для применения наиболее прогрессивных и эффективных принципов, методов, форм и рациональных организационных структур управления, которые обеспечивают оптимальное сочетание децентрализованных и централизованных процессов управления и обеспечивают максимальную эффективность управления.

Любой процесс труда включает три основных элемента: средства труда, предметы труда и рабочую силу. Следовательно, производственный процесс – это совокупность процессов труда, рабочей силы, использующей средства труда, направленных на преобразование предмета труда в продукт труда.

Оптимальный производственный процесс должен обеспечивать:

– рациональное, наиболее эффективное сочетание отдельных частей процесса (например, профилактики и восстановления);

– наиболее рациональное использование орудий труда (конвейеры, подъемники и другое технологическое оборудование) как по мощности, так и по производительности;

– наиболее целесообразное расположение отдельных подразделений, работников и оборудования с учетом рациональной последовательности выполнения работ по ремонту АТС;

– внедрение научной организации труда в каждом подразделении и на каждом рабочем месте;

– внедрение передовых методов и приемов труда с целью создания возможности осуществления прогрессивных методов управления производством.

Обобщающим показателем рациональной организации производственного процесса должен являться показатель его качественного выполнения в возможно короткий срок с минимальными затратами материальных и трудовых ресурсов.

Превращение предмета труда в готовую продукцию в соответствии со специализацией предприятия называется основным процессом производства. Для технической службы комплексного АТП основным процессом производства являются ТО и ремонт транспортных средств.

Производственный процесс, осуществляемый для удовлетворения нужд основного производства, называется вспомогательным процессом (например, ремонт технологического оборудования).

Производственные процессы, осуществляемые в АТП, в основном очень сложные, и для удобства анализа их можно расчленить на организационно и технически обособленные части – частичные процессы. Частичные процессы, в свою очередь, состоят из комплекса производственных операций.

Комплексом операций называется группа операций по изготовлению (восстановлению, обслуживанию) одной продукции (детали, узла или агрегата) на одном производственном участке.

Классификация производственного процесса ремонта АТС по различным признакам и формам представлена на рис. 5.1.

Производственные процессы ремонта АТС в зависимости от степени участия в них человека могут быть:

– ручными, осуществляемыми исполнителем вручную или с помощью ручных орудий труда (например, снятие агрегата без применения электрических, пневматических и им подобных инструментов;

– машинно-ручными, осуществляемыми машинами или механизмами при участии исполнителя или группой исполнителей (например, заворачивание гаек гайковертом);

– машинными, при которых основная работа полностью производится механизмом (работа на токарном станке с механической подачей);

– автоматизированными, при которых все основные и вспомогательные работы осуществляются автоматически без физического участия человека;

– аппаратурными, при которых основной производственный процесс осуществляется в специальной аппаратуре, а функции рабочего (оператора) сводятся к наблюдению и контролю за ним (например, снятие некоторых диагностических параметров с помощью специальной аппаратуры).

Рис. 5.1. Классификация производственных процессов ремонта АТС в зависимости от степени участия в них человека

По характеру и содержанию производственные процессы разделяются на механические и физико-химические.

Механические – это такие процессы, при которых под воздействием механических усилий изменяются форма, размеры, состояние и положение предмета труда (например, правка, гибка деталей, изменение размеров путем регулировки и т.п.).

Физико-химическим процессам свойственно изменение физико-химических свойств материалов и их внутренней структуры (например, термообработка деталей, покраска синтетическими эмалями и т.п.).

По длительности части производственного процесса подразделяют на непрерывные и прерывные.

Непрерывными называют такие производственные процессы, которые протекают без остановок и заканчиваются лишь тогда, когда иссякает запас или прекращается подача сырья, материалов или заготовок.

Прерывными называют такие производственные процессы, которые прерываются в связи с окончанием обработки каждой единицы продукции или каждой партии изделий.

Прибытие автомобилей с линии происходит, как правило, в течение относительно короткого времени. Так как пропускная способность ЕО рассчитывается на одну или две рабочие смены, то большая часть автомобилей после приема направляется в зону хранения, откуда в порядке очереди они поступают в зону ЕО и далее в соответствии с графиком.

По прибытии автомобилей в АТП водители сообщают механикам, принимающим автомобили с линии, о замеченных неисправностях. Механики АТП или автоколонны субъективно и при помощи средств диагностирования определяют техническое состояние автомобилей. По результатам диагностирования в АТП оформляют «Ремонтный листок». При необходимости дальнейшего уточнения диагноза автомобили после проведения уборочно-моечных работ направляют на посты диагностики Д-1 и Д-2. Для этой цели могут быть использованы эксперты (высококвалифицированные ремонтные рабочие). Исправные автомобили, не подлежащие плановому обслуживанию, направляют в зону хранения, а подлежащие ТО-1 или ТО-2 – соответственно на Д-1 или Д-2.

Функции основных производственных подразделений по ТО и ремонту представлены в табл. 5.1.

Повышение эффективности производства, его интенсификации достигаются в значительной мере благодаря использованию принципиально новых прогрессивных технологий и технологических процессов. Рассматривая в общем виде технологию технического воздействия как способ и прием, методы изменения технического состояния автомобиля с целью обеспечения его работоспособности, принято определять перечень входящих в нее технологических операций, базируясь на конструкции объекта обслуживания и требованиях к надежности агрегатов и систем автомобиля. Однако конструкция и технология должны подвергаться тщательному анализу.

Технология формируется на начальном этапе заводом-изготовителем, затем совершенствуется и дополняется научно-исследовательскими и проектными организациями, приобретая форму нормативного документа – типовой технологии. Дальнейшее совершенствование технологии происходит в региональных проектных бюро, которые в соответствии с конкретными условиями АТП (производственными площадями, числом автомобилей и др.) предлагают организационную форму технологического процесса (ОФТП). Реализация предложенной ОФТП методами управления и материально-технического обеспечения представляет собой производственный процесс ТО и ремонта автомобилей.

Под организационными формами технологического процесса понимается распределение работ по зонам, их производственным подразделениям и блокам, другим структурным элементам производства в соответствии с технологическими особенностями операций ТО и ремонта и видам работ, а также последовательность проведения работ в процессе технических воздействий на автомобиль.

Прогрессивность технологии можно оценить с использованием в комплексе таких показателей, как производительность труда, качество предоставляемых услуг и уровень безопасности и экологичности производства. Задача комплексной оценки состоит в том, чтобы выявить преимущества и недостатки различных проектных решений, вариантов технологий, комплектов оборудования, оценить экономическую эффективность, особенности технологии организаций и их производственных подразделений.

На основе анализа существующих технологий ТО и ремонта автомобилей разработана классификация факторов, влияющих на прогрессивность технологий (рис. 5.2). Механизация работ оказывает первостепенное влияние на основные показатели технической эксплуатации – коэффициент технической готовности и затраты на ТО и ремонт.

Рис. 5.2. Классификация факторов, влияющих на прогрессивность технологий ТО и ремонта автомобилей

Поэтому сокращение трудоемкости работ, оснащение рабочих мест и постов высокопроизводительным оборудованием и на этой основе повышение механизации производственных процессов ТО и ремонта подвижного состава следует рассматривать как одно из главных направлений технического прогресса.

Организация работы производственных участков (цехов), их взаимосвязь с постами технического обслуживания и текущего ремонта автомобилей.

Одной из форм рациональной организации ТО и ТР является система централизованного управления производством (ЦУП) технического обслуживания и ремонта подвижного состава.

При централизованном управлении производством ТО и ТР автомобилей применяется агрегатно-узловой метод ремонта.

В этом случае ремонт автомобилей производится в основном путем замены неисправных частей новыми или отремонтированными за счет оборотного фонда предприятия. Систему централизованного управления производством ТО и ТР рекомендуется внедрять в АТП, имеющих более 200 автомобилей. Она базируется на следующих принципах:

– управление производством ТО и ТР осуществляется централизованно отделом управления производством (ОУП);

– производственные комплексы формируются по технологическому принципу ТО и ТР;

– работа производственных подразделений осуществляется на основе сменно-суточных заданий;

– ежедневный учет и анализ выполнения сменно-суточных заданий участками, бригадами и отдельными исполнителями осуществляются группой планирования и анализа информации.