Автоматизированная система оптимизации периодичности профилактики проявления отказов

В.П. Полетаев,

доц., к.т.н., перв. проректор,

Д.А. Богданов,

магистр,
taev@mh.vstu.edu.ru,
ВоГУ, г. Вологда

Предложены критерии оптимальности определения периодичности профилактических мероприятий, связанных с техническим обслуживанием. Разработана система информационной поддержки, позволяющая автоматизировать процесс интегрированной логистической поддержки жизненного цикла промышленного продукта.

Criteria for determining the optimal frequency of preventive measures related to maintenance. A system of information support to automate the process of integrated logistics support life cycle of an industrial product.

Основная задача повышения качества эксплуатации оборудования состоит в обеспечении длительной и безотказной работы при минимальных затратах на техническое обслуживание и ремонт, которые необходимы для восстановления технических качеств, утраченных в процессе эксплуатации.

Для решения этих задач организуют системы технического обслуживания и проводят систематическую работу для оптимизации управления ТОиР.

В процессе эксплуатации многих технических систем, приборов и оборудования имеет место мгновенная индикация отказов. Как следствие возникает необходимость проведения внеплановых аварийно-профилактических работ до наступления ранее запланированного профилактического обслуживания. В связи с этим встает задача определения оптимальной периодичности профилактических мероприятий. Одним из критериев оптимальности может служить коэффициент технического использования [1], который определяется как отношение времени нахождения изделия в работоспособном состоянии к времени эксплуатации . Можно показать, что при описанной выше ситуации для справедливо выражение

, (1)

где - интервал между процедурами профилактического обслуживания; - значение функции распределения времени работы без отказа на момент времени ; - значение вероятности работы без отказа (функция надежности) на момент времени x; - среднее время, затраченное на проведение профилактической процедуры; - средняя длительность планово-аварийного обслуживания, включающего оценку состояния и последующее восстановление работоспособности.

При заданных значениях и коэффициент технического использования является функцией от . Для оптимального значения периодичности обслуживания системы, соответствующего максимальному значению , производная от этой функции должна быть равна 0. Это необходимое условие экстремума. Как известно, существует еще достаточное условие, согласно которому в точке равенства 0 производной (точке максимума) вторая производная должна быть отрицательной.

Исследование уравнения (1) на экстремум подтверждает его существование и свидетельствует о том, что данный экстремум будет максимумом.

Еще одним показателем являются средние удельные затраты [2], приходящиеся на единицу времени работы, под которыми будем понимать отношение суммарных потерь, связанных с работой со скрытым отказом, проведением профилактического обслуживания и выполнением ремонта в случае обнаружения отказа, к продолжительности работоспособного состояния. Удельные затраты можно записать как

, (2)

где - потери за единицу времени, проведенного в состоянии скрытого отказа; - потери за единицу времени при проведении восстановительных работ, выполняемых после обнаружения скрытого отказа; - потери за единицу времени при проведении периодического обслуживания; - длительность интервала между обслуживаниями; - функция распределения времени работы без скрытых отказов; - вероятность работы без скрытых отказов (функция надежности); - среднее время, затраченное на плановое обслуживание; - средняя длительность обслуживания, включающего проверку состояния и последующее восстановление работоспособности.

Очевидно, что частота проведения проверок работоспособности непосредственно сказывается на значении показателя (2), а оптимальный интервал между обслуживаниями будет соответствовать минимуму средних удельных затрат.

Оценка закона распределения времени работы без отказов возможна на базе исходной статистической информации, полученной либо в результате испытаний, либо в процессе подконтрольной эксплуатации.

С целью практической реализации выполнения расчетов оптимальной периодичности профилактического обслуживания используются информационные средства. В результате разработана система информационной поддержки, позволяющая автоматизировать процесс интегрированной логистической поддержки жизненного цикла промышленного продукта. На рисунках 1.1-1.4 представлен пример работы системы определения оптимальной периодичности профилактических мероприятий.

Рис. 1.1 Окно выбора параметров

Рис 1.2 Окно вывода результатов

Рис 1.3 График коэффициента технического использования

Рис 1.4 График средних удельных затрат

Таким образом, теоретико-вероятностные и статистические модели технического обслуживания практически реализованы в системе информационной поддержки жизненного цикла изделия. С помощью системы возможно нахождение и исследование оптимальной периодичности технического обслуживания.

Литература

1. Управление профилактическим обслуживанием при различном проявлении отказов технических систем / В.П. Полетаев, О.И. Микрюкова, Д.А. Богданов // Труды международной конференции «Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта», ИПУ РАН, 2011 .

2. Определение целевых функций критериев периодичности технического обслуживания / В.П. Полетаев, О.И. Микрюкова, Д.А. Богданов // Труды международной конференции «Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта», ИПУ РАН, 2012.