Тема 9 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ И ЭКОНОМИКО

В.Ф. ЮХИМЕНКО
ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ
ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
ТЕМА 9. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ И
ЭКОНОМИКО-ВЕРОЯТНОСТНЫЙ МЕТОДЫ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧНОСТИ ТО.
9.1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ
МЕТОД
•
•
Этот метод сводится к определению суммарных
удельных затрат на ТО и ремонт и их минимизации.
Минимальным затратам соответствует оптимальна:
периодичность технического обслуживания /0. При
этом удельные затраты на ТС где / периодичность ТО; d — стоимость выполнения
операции ТО.
При увеличении периодичности разовые затраты
на ТО (d) или остаются постоянными, или
незначительно возрастают (рис. 5.5, а), а удельные
затраты значительно сокращаются (рис. 5.5, б).
• Увеличение периодичности ТО, как правило,
приводит к сокращению ресурса детали или агрегата
(рис. 5.6, а) и росту удельных затрат на ремонт: СII = c/L
(рис. 5.6, б), где с - разовые затраты на ремонт; L ресурс до ремонта. Выражение является целевой
функцией, экстремальное значение которой
соответствует оптимальному решению. В данном
случае оптимальное решение соответствует минимуму
удельных затрат.
• Определение минимума целевой функции и
оптимального значения периодичности ТО проводится
графически (рис. 5.7) или аналитически в том случае,
если известны зависимости Если при назначении
уровня риска учитывать потери, связанные с
дорожными происшествиями, то техникоэкономический метод применим для определения
оптимальной периодичности операций, влияющих на
безопасность движения.
• Преимущества метода:
• • учет экономических последствий принимаемых
решений (/0); простота, ясность, универсальность.
Недостатки метода:
• необходимость в достоверной
информации о стоимости операций ТО
и ремонта, влияния периодичности ТО
на ресурс элемента;
• отсутствие учета вариации
(случайность) всех показателей
(L,x,d,с);
• отсутствие гарантии определенного
уровня безотказности.
Сферы применения:
• для сложных и дорогих систем
(элементов, агрегатов), не
оказывающих прямого влияния на
безопасность (смена масел и смазок,
фильтров, регулировочные работы сцепление, клапанный механизм,
антикоррозионная защита кузова и др.);
• для определения периодичности ТО по
группе автомобилей, работающих в
одинаковых условиях.
9.2 ЭКОНОМИКО-ВЕРОЯТНОСТНЫЙ
МЕТОД
•
•
•
Этот метод обобщает предыдущие и учитывает
экономические и вероятностные факторы, а также
позволяет сравнивать различные стратегии и тактики
поддержания и восстановления работоспособности
автомобиля.
Как уже отмечалось, одна из стратегий (СII) сводится к
устранению неисправностей изделия по мере их
возникновения, т.е. по потребности. Удельные затраты
при этом
где
- средняя, минимальная и
максимальная наработки на отказ: с — разовые затраты
на ремонт, т.е. на устранение отказа.
• Преимуществом этой стратегии является простота ожидание отказа и его устранение. Основным
недостатком - неопределенность состояния изделия,
которое может отказать в любое время. Кроме того,
затрудняются планирование и организация ТО и
ремонта.
• Альтернативная стратегия (СI) предусматривает
предупреждение отказов и неисправностей,
восстановление исходного или близкого к нему
состояния изделия до того, как будет достигнуто
предельное состояние. Эта стратегия реализуется
при предупредительном ТО, предупредительных
заменах деталей, узлов, механизмов и т.д. Причем
возможны две тактики реализации этой стратегии
(см. § 2.6): по наработке (1-1) и по техническому
состоянию (1-2).
• Рассмотрим последовательно определение
периодичности ТО экономико-вероятностным
методом при тактике (1-1) - профилактика по
наработке.
• Постановка задачи: требуется определить с учетом
вариации наработки на отказ оптимальную периодичность
/0, при которой суммарные удельные затраты на
предупреждение (ТО) и устранение (Р) отказов будут
минимальны, а риск отказа известен.
• 1. Исходными данными являются:
• наработка на отказы х1 (в виде плотности вероятности fх))
при эксплуатации изделия без профилактики (рис. 5.8);
• разовая стоимость выполнения профилактических (d) и
ремонтных (с) работ. Определяем базу для сравнения,
удельные затраты на устранение отказов без
профилактики, т.е. при стратегии II (формула (5.5)).
•
•
•
•
Выбираем целевую функцию - суммарные удельные
затраты на предупреждение (ТО) и устранение (Р) отказов.
Оптимальная периодичность ТО /0 соответствует
минимуму целевой функции.
Назначаем исходную периодичность ТО /р = х (см.рис.5.8),
которая делит все поле возможных отказов на две группы:
• случаи x2 < /p соответствуют отказам изделий с
вероятностью F, так как изделие откажет до момента его
направления на ТО. Средняя наработка устранения этих
отказов
случаи x2 ≥ /p соответствуют предупреждению отказов с
вероятностью R = 1 - F, так как изделие будет направлено
на ТО раньше, чем оно может отказать.
•
Рассмотрим варианты реализации
стратегии профилактики и ремонта,
показатели которых приведены под
графиком рис. 5.8.
•
Определим удельные затраты на
предупреждение и устранение отказов
как отношение взвешенной стоимости
ТО и Р к взвешенной наработке
выполнения операций ТО и Р.
• где cF + dR - средневзвешенная стоимость
выполнения операции ТО и Р; R -вероятность
выполнения операции ТО; d - разовая стоимость
операции ТО; F - вероятность отказа при выполнении
ТО с периодичностью /р и вероятность выполнения
ремонтной операции (устранение отказа); с стоимость устранения отказа; l'pF + lpR средневзвешенная наработка выполнения операции
ТО u P; /р - периодичность ТО при выполнении по
наработке; l'р - средняя наработка отказавших с
вероятностью F элементов (x2 < /p).
• 7. Аналитически из условия
или
графически определим оптимальную
периодичность /0, соответствующий ей риск
Fo и вероятность безотказной работы Ro.
• 8. Определим величину целевой функции
при оптимальной периодичности
ТО lо1:
• 9. Сравним полученные удельные затраты с
удельными затратами при выполнении только
ремонтных работ, т.е. устранении отказов без
ТО (формула (5.5)).
• Если то для данного элемента рационально
проводить, ТО по наработке с оптимальной
периодичностью l01;
• Если то для данного элемента
нерационально предупреждать отказы (ТО), а
достаточно их устранять, т.е. реализовать
стратегию II - ремонт по потребности со
средней наработкой до отказа х.
10. Построим карту профилактической операции
(рис.5.9), которая показывает зависимость
суммарных удельных затрат на ТО и ремонт при
тактике профилактики 1-1. На карте
профилактической операции можно выделить три
характерные зоны.
Зона А - зона экономической
нецелесообразности профилактической
стратегии, так как
. Это также
внеэкономическая зона, используемая при
определении /0, когда необходимо гарантировать
высокую безотказность, несмотря на затраты
(например, специальные операции, доставка особо
опасных грузов, военные операции и т.д.).
• Зона Б — зона предпочтительности по
экономическим показателям профилактической
стратегии (I-1) над ремонтной (II), так как
.
Внутри этой зоны по организационным причинам
(например, одновременное выполнение группы
операций ТО, имеющих разную оптимальную
периодичность) можно изменять фактическую
периодичность, сохраняя условие
.
• Зона В — зона относительной стабильности
профилактической стратегии, внутри которой
колебания фактической периодичности (от l’о до /"0)
приводят к незначительному изменению СI-I. Это
допуск при планировании ТО, который обычно
составляет ±10% от /о.
• В табл. 5.2 и на рис. 5.10 приведены результаты
определения периодичности ТО рассмотренным
методом при следующих исходных данных: х = 10
тыс. км; х = 3 тыс. км; с = 10 расчетных ед.; d = 2
расчетных ед.; распределение наработки до отказа нормальное.
• Полученные данные
позволяют
сделать следующие выводы.
• а. Минимальные удельные затраты км
соответствуют оптимальной периодичности ТО /0 = 6
тыс. км.
• б. Применение профилактической стратегии 1-1 с
оптимальной периодичностью ТО сокращает
удельные затраты по сравнению с ремонтом по
потребности (II) в 2,1 раза (100 и 47%).
• в. Отклонение от оптимальной периодичности
сокращает эффективность профилактической стратегии.
Например, при /р = х = 10 тыс. км затраты
• увеличиваются по сравнению с оптимальными в 1,5 раза
(с 0,47 до 0,7);
• сокращаются по сравнению с ремонтной стратегией (II)
примерно только на 30% (100 и 70%).
• г. При постановке автомобилей на ТО целесообразно и
реально интервальное планирование периодичности.
Например, при /то = 4-н8 тыс. км затраты изменяются в
пределах (0,55 - 0,47)/0,47 = 0,17, или 17%.
• д. При оптимальной периодичности риск отказа
составляет 9,5%; F(x = 6 тыс. км) = 0,095 (см. табл. 5.2).
При увеличении периодичности по сравнению с
оптимальной риск увеличивается (в пределе до 1), а при
сокращении - уменьшается.
•
•
Таким образом, при профилактике наблюдается
смешанная (I и II) стратегия обеспечения
работоспособности.
В экономико-вероятностном методе, так же как и
при определении оптимальной периодичности по
безотказности, используют понятие
коэффициента рациональной периодичности
Контрольные вопросы
•
•
•
•
•
В чём сущность технико-экономического
метода?
К чему приводит увеличение периодичности?
Какие преимущества и недостатки техникоэкономического метода и сферы
применения?
Какие факторы учитывает экономиковероятностный метод?
Какая схема определения периодичности ТО
экономико– вероятностным методом?