Критерии эффективности процессов эксплуатации

Эффективность процессов эксплуатации и ремонта оборудования зависит в первую очередь от вида, варианта принятой системы ТОиР, каждая из которых может быть оценена рядом критериев качества.

Критерии качества функционирования основных вариантов систем ТОиР целесообразно подразделять на две группы: критерии, необходимые для реализации системы и критерии, показатели ТОиР, достигаемые в результате реализации системы. С этой точки зрения дадим характеристику основных вариантов систем ТОиР оборудования, абстрагируясь от конкретных условий его эксплуатации и исходной его надежности (табл. 2.2).

Таблица 2.2.

Критерии качества функционирования вариантов систем ТОиР оборудования

Критерии	Варианты системы ТОиР _____________________________________________ С контролем С контр. По наработке параметров уровня _________________ надежн. _________________ период. постоян. по ресур- по су сроку службы
А. Достигаемые системой 1. Критерии планирова-ния: - периодичность (работ и др.) - объемы (работ и др.)			+   -	+   +	+   +
2. Безотказность	+	+	-	-	-
3. Долговечность	+	+	-	-	-
4. Высокая эффективность	+	+		-	-
Б. Необходимые для реа-лизации системы 1. Контролепригодность	+	+		-	-
2. Восстановление работоспособности: - заменой - регулировкой - ремонтом	+ + -	+ + -	+ -	- + +	- + +
3. Константы (наличие): - состояния - уровня надежности	+ -	+ -	- +	- -	- -
4. Безотказность	-	-	+	+	+
5. Долговечность	-	-	+	+	+
6. Допустимость отказов	+	-	+	+	+
7. Ограничение по ресурсу	-	-	-	+	+
8. Высокая эксплуатацион-ная технологичность	+	+

Критерий планирования (2-1) - интегральный и может быть выражен через ряд частных показателей: периодичность (дискретность) организационно-технических и технологических мероприятий системы ТОиР (Dt_i); объем материально-технических и трудовых затрат (N_j). Индекс i при Dt_i означает конкретное событие, например: техническое обслуживание (осмотр); ремонт; контроль технического состояния (КТС), контроль уровня надежности (КУН); пополнение запасов материалов и запчастей и др. Индекс j при N_j означает конкретный вид потребности для реализации системы ТОиР, например: количество запчастей (З), материалов (М); трудоемкость (ТР); штаты рабочих (Р); количество ремонтного оборудования (РО); объем финансирования (Ф); технологическая подготовка ремонтно-профилактических работ (ТПР) и др.

Критерий безотказности (А-2) может быть выражен через коэффициент готовности (К_г) или среднюю наработку на отказ (Т_о), время восстановления.

Критерий долговечности (А-3) может быть выражен, например, через ресурс (SТ_о), срок службы (Т_с).

Критерий эффективности системы ТОиР (А-4) может быть выражен, например, через коэффициент технического использования (К_ти), срок окупаемости (Т_оф), удельные затраты (С_уд) или иные оперативные показатели ремонтопригодности оборудования.

Множество критериев, необходимых для реализации на практике конкретной системы ТОиР также выражаются через конкретные показатели.

Критерий контролепригодности (Б-1) может быть выражен [19], например, через коэффициент общей контролепригодности (К_кпр), коэффициент контролепригодности, учитывающий необходимость съема объекта контроля с оборудования (К_скпр) и другие.

Критерий восстановления работоспособности, приспособленности к i-му методу восстановления (Б-2) подразделяется на три приоритетных показателя: коэффициент восстановления регулировкой (Квр); коэффициент восстановления ремонтом (К_врм) и коэффициент восстановления заменой (К_вз), которые могут быть выражены, например, через отношения стоимости восстановления работоспособности и стоимости нового элемента, оборудования (в зависимости от того, на что ориентируется система ТОиР).

Критерии состояния и надежности (Б-3) представляют собой в первом случае диагностические показатели, параметры (К_icd), а во втором - показатели надежности, например, вероятность безотказной работы Р(t), интенсивность отказов (l_t), параметр потока отказов (w_t).

Критерий безотказности (Б-4) в отличие от критерия безотказности (А-2), является не абсолютной оценкой безотказности, а граничной оценкой, т.е. в данном случае он задается соотношением (применительно к коэффициенту готовности К_г):

К_г ³ К_го, (2.14)

где К_го - значение коэффициента готовности, достаточное для выполнения производственной программы предприятия на данном оборудовании.

Другими словами, этот критерий показывает: обладает ли данное оборудование достаточно высокой безотказностью? Условием назначения системы ТОиР по наработке является утвердительный ответ на этот вопрос.

Критерий долговечности (Б-5) представляется и анализируется аналогично предыдущему (Б-4).

Критерий допустимости отказов (Б-6) можно представить и в форме количественных показателей, и в форме альтернативных утверждений типа “Да”, “Нет” (по условиям, например, техники безопасности). В первом случае показателями оценки этого критерия могут быть, например, предельная величина затрат (потерь), связанных с простоем оборудования из-за его отказа; допустимое время простоя оборудования и др.

Критерий ограничения по ресурсу (Б-7) представляет собой классификационный признак оборудования , определяющий к каким объектам оно относится - к восстанавливаемым или невосстанавливаемым. Если объект восстанавливаемый, то критерий ограничения по ресурсу имеет место К_огр=1, если нет, то ограничения нет (К_огр=0).

Критерий эксплуатационной технологичности (Б-8) может быть выражен при анализе оборудования и выборе для него варианта системы ТОиР или в форме альтернативных утверждений (“Высокая”, “Не высокая”), или в форме граничных соотношений (по типу (2.14) показателей ремонтопригодности (оперативных, экономических).

После формирования множества критериев по каждому виду, типоразмеру оборудования, а при необходимости и его отдельных систем, агрегатов, устанавливаются их конкретные значения.

В производственных условиях значения критериев должны. очевидно, определяться (задаваться) простыми методами, а в ряде случаев эти значения могут быть заменены качественными характеристиками (достаточно-недостаточно), хорошая-плохая регулируемость и др.), основанными на практическом опыте эксплуатации элементов-аналогов. Количественные значения критериев могут быть рассчитаны по известным методикам, например, изложенным в работе [19] или взяты из справочной литературы и др.

Основы выбора варианта системы технической эксплуатации

Для выбора наиболее эффективной, рациональной системы технической эксплуатации оборудования в общем случае можно использовать, по крайней мере, два метода: метод оптимизации [16] критериев оценки качества альтернативных систем и метод экспертных оценок [20].

При первом методе в качестве критериев оптимизации для каждой из сравниваемых систем могут быть приняты, например, удельные простои, удельная трудоемкость, удельная стоимость всех работ за период эксплуатации, коэффициент технического использования и т.п. При этом следует отметить, что оптимизацию систем ТОиР можно использовать на трех уровнях: на уровне агрегата (системы...), на уровне отдельной единицы оборудования, содержащего эти агрегаты, системы (электрическую и т.п.) и на уроне парка оборудования. Сущность метода оптимизации заключается в следующем.

Пусть имеется несколько вариантов альтернативных систем технической эксплуатации Е = {e_1,...e_n} и некоторая система принятых критериев их эффективности Г = {g_1,...g_m} и оценки k_m. Критерии могут иметь при этом различный смысл (наличие или отсутствие некоторого признака, качественные и количественные соотношения). Определяются “веса важности” (например, методом экспертных оценок) W_i, (i= ), каждого показателя g_i, при условии, что

W_i =1. (2.15)

Затем определяются показатели, подлежащие минимизации и максимиации. После этого формируется исходная матрица значений показателей всех вариантов систем в виде:

(2.16)

где m - число показателей, а n - число вариантов систем. Для дальнейшего сопоставления систем значения их g_ij-x показателей переводятся в единую шкалу относительных единиц в соответствии с выражением:

(2.17)

в результате чего, с учетом (2.15), формируется нормализованная матрица в единой шкале:

êêV_ij = W_i × _ij ïï . (2.18)

Для реализации условий максиммизации и минимизации по исходной матрице (2.16) определяются согласованное С_ее¢ и несогласованное D_ее¢ множества:

С_ее¢ ={jêg_ej ³ g_e¢j};

(2.19)

G_ее¢ = {jêg_ej < g_e¢j}.

После определения “весов важности” W_i показателей из согласованного множества С_ее¢ формируется матрица согласия:

С_{ее¢ =} , (2.20)

а после предварительного формирования нормализованной матрицы из элементов несогласованного множества D_ee¢, с учетом (2.18) формируется матрица несогласия

d_ee¢ = , (2.21)

где С_ее¢ - индекс согласия (конкордации) отражает важность е над е^¢ (чем выше С_ее¢, тем е предпочтительнее е^{¢ ¢}), а d_ee¢ - индекс несогласия (чем больше d_ee¢, тем е менее предпочтительно, чем е^¢).

Конечным этапом преобразований является формирование матриц предпочтения по согласованию F и по несогласованию G, элементами которых принимаются индексы согласования (пороги)

Q = C_ee¢ / m(n-1)F (2.22)

и индексы несогласования (пороги)

Р_е = d_ee¢ / m(n-1). (2.23)

Указанные матрицы F и G обобщаются путем совмещения. Обобщенная матрица Е анализируется по вертикали и горизонтали, при этом исключаются менее предпочтительные варианты.

Рассмотрим сущность второго метода выбора наиболее рациональной системы эксплуатации оборудования. Предварительно отметим следующее.

На предприятиях легкой промышленности и бытового обслуживания населения используется оборудование с различной конструктивной сложностью, с одной или несколькими функциональными системами, элементами, агрегатами. Поэтому выбор системы ТОиР конкретного оборудования должен вестись с учетом возможности, целесообразности или необходимости осуществления агрегатного метода ТОиР этого оборудования. Для каждого отдельного агрегата, функциональной системы, очевидно, может быть сформирована индивидуальная система ТОиР. Общая же, базовая, система для машин должна формироваться с учетом индивидуальных систем.

На первом этапе выбора выполняется анализ конструкции оборудования с целью возможности расчленения его на отдельные функциональные блоки, элементы, системы (насосы, электродвигатели ....), каждые из которых в отдельности должны характеризоваться такими показателями, как контролепригодностью, регулируемостью, взаимозаменяемостью (наличием аналогов), легкосъемностью, доступностью, определенным уровнем вероятности безотказной работы, долговечностью и допустимостью отказов (влияние отказов на безопасность труда, аварийность оборудования в целом и др.). Параметр “взаимозаменяемость” в данном случае представляется комплексным, определяющим по сути дела возможность быстрой замены элемента, в случае необходимости, его элементом-аналогом.

Необходимость, глубина такого подробного, поагрегатного анализа конструкции оборудования, а также состав и граничные значения показателей, критериев, которым оно должно отвечать в процессе эксплуатации (п. 2.5.1), определяются методом экспертных оценок. В результате формируется множество значений указанных критериев исследуемого объекта.

На последующих этапах происходит сравнение этих показателей с их значениями {х_ij}, характерными для каждой системы ТОиР в конкретных условиях эксплуатации.

При соответствии сравниваемых значений показателей {х_i} i-го элемента и показателей {х_ij} j-ой системы ТОиР элементу назначается эта система, т.е. при:

{х_i}Ì {х_ij} => S_j,

где S_j - конкретная, j-я система ТоиР. Очевидно, что множества {х_i} и {х_ij} должны быть пересекающимися.

При синтезе ТОиР элемента может оказаться, что для него в равной степени могут быть приемлемы более одной системы. В этом случае выбирается, естественно, одна из них. Это делается или на основании практического опыта эксплуатации элементов-аналогов в условиях, подобных заданным или путем оптимизации альтернативных систем.