Расчет работоспособности технологических линий

Работоспособность системы зависит от работоспособности ее элементов и от того, каким образом элементы объединены в системы и какова функция каждого из них. Работоспособность системы – это вероятность того, что система будет функционировать по крайней мере на протяжении заданного промежутка времени при использовании ее в определенных условиях. В зависимости от того, каким образом элементы объединены в систему и как они в ней функционируют, могут быть два типа систем: простая система (или система без резервирования), т.е. такая техническая система, отказ любого элемента которой равносилен отказу системы в целом, и резервированная система, т.е. система, в которой применяется дублирование (резерв) элементов, чем достигается повышение надежности системы.

Процесс выполнения комплектом машин лесосечных работ представляет собой поточную линию смешанного агрегатирования с гибкими связями. Гибкие связи потока обеспечивают оперативные запасы, которые, как указывалось выше, рассчитываются, создаются и поддерживаются в конкретных производственных условиях на определенном уровне. Гарантийный уровень запасов обеспечивает бесперебойную работу технических средств (ТС) на смежных операциях. Т.е., когда одно из ТС выходит из строя (останавливается), другое продолжает рабо­тать, потребляя запасы, или пополняя их, следовательно, продолжает работать весь комплект машин. В этом случае запасы выполняют роль резервного оборудования и поэтому комплект лесосечных машин можно рассматривать как резервированную систему. С другой стороны, для поддержания запасов на определенном уровне дополнительно подключается на валке и на об­резке сучьев бензопила, а на трелевке чокерный трактор, что обеспечивает мак­си-мальную выработку комплекта в целом. Такая система, например, для ком­плекта машин, состоящего из одной валочно-пакетирующей, двух трелевочных, и одной сучкорезной машины будет иметь следующую схему (рис. 3.8):

В этой схеме при отказе основного ТС включается в работу дополнительное или «работает» запас. При независимых отказах ТС работоспособность системы из двух элементов за некоторое время определится по формуле [7]:

.

Рис. 3.8. Схема смешанного (параллельно-последовательного) резервируемого соединения n элементов

Работоспособность системы из нескольких элементов (рис. 3.8) можно определить по формуле:

.

Если для данного примера принять работоспособность валочно-пакетирующей машины равную 0,85; трелевочных тракторов – 0,8; сучкорезной машины 0,9; погрузчика 0,85; а запасов 0,7, то работоспособность приведенной системы составит:

.

С другой стороны, для поддержания запасов на определенном уровне дополнительно подключается на валке и на обрезке сучьев бензопила, а на трелевке чокерный трактор, что обеспечивает максимальную выработку комплекта в целом. Такая система, например, для комплекта машин, состоящего из одной валочно-пакетирующей, двух трелевочных и одной сучкорезной машины будет иметь следующую схему (рис. 3.9):

Работоспособность системы из нескольких элементов (рис. 3.9) можно определить по формуле:

.

Если принять работоспособность бензиномоторных пил 0,3 (в связи с тем, что они не полностью заменяют машины) и чокерного трактора - 0,85, то работоспособность приведенной системы составит:

.

Рис. 3.9. Схема смешанного (параллельно-последовательного) резервируемого соединения n элементов

В тех случаях, когда запасы создаются недостаточного объема и дополнительные машины не подключаются, схема комплекта примет следующий вид (рис. 3.10). Работоспособность такой системы можно определить по формуле:

,

подставив значения вероятности безотказной работы каждой машины, получим вероятность не резервируемой системы:

.

Рис. 3.10. Схема смешанного (параллельно-последовательного) не резервируемого соединения n элементов

Если же учесть, что запасы даже недостаточного объема служат резервом и при остановке машин на предыдущей операции, машины на следующей операции будут какое-то время продолжать работу, то формула для рис. 3.10 примет следующий вид:

.

Подставим значение работоспособности отдельных элементов системы, получим работоспособность системы:

.

Сравнивая значение вероятности безотказной работы комплекта машин как резервированной (1), так и не резервированной системы (3), легко заметить, что работоспособность резервированной системы в 2,3 раза выше чем не резервированной. Даже если учесть, что запасы создаются недостаточного объема, работоспособность системы повышается в 1,8. Отсюда следует, что создание и поддержание на определенном рассчитанном для конкретных условий уровне запасов за счет маневрирования численностью и (или) сменностью работы машин значительно повышает работоспособность комплекта машин, а следовательно, целесообразно!

Вывод: создание и поддержание на определенном рассчитанном для конкретных условий уровне запасов за счет маневрирования численностью и (или) сменностью работы машин значительно повышает работоспособность (в 1,86 раз) комплекта машин, а следовательно, целесообразно!