Подходы к техническому обслуживанию: как правильно выбрать и избежать ошибок
С момента появления сложного производственного оборудования встал вопрос о поддержании его должного технического состояния, проведения ремонтных работ, обеспечении непрерывности производства и эксплуатации производственных единиц на предельной мощности. С тех пор сформировалось несколько подходов к техническому обслуживанию, обладающие своими преимуществами, недостатками и областями применения. Рассмотрим каждую из них и сравним друг с другом.
Изначально, когда состояние оборудования оценивалось специалистом, принимались во внимание значения выходных параметров: температура, шум, вибрация оборудования и другие параметры. Сегодня диагностика предоставлена датчикам, математическим алгоритмам и сложным системам предиктивного анализа. Тем не менее, первые стратегии технического обслуживания используются и в наши дни.
Самый первый и простейший подход к техническому обслуживанию — это аварийное обслуживание. Он заключается в проведении ремонта после отказа и считается пассивным.
В условиях, когда он появился, выбора подходов не было: диагностика технического состояния оборудования производилась специалистом с опытом работы на этом оборудовании и незамысловатыми инструментами. Сегодня эта стратегия используется в отношении недорогого вспомогательного оборудования, которое всегда имеется в резерве.
Многолетние наблюдения и фиксация данных об оборудовании в период использования данной стратегии позволили выявить закономерности, среднюю длительность службы тех или иных деталей и составить регламент технического обслуживания. Так появилась стратегия планово-предупредительных работ.
Превентивное обслуживание позволило перейти на безаварийное функционирование оборудования на предприятии. Планово-предупредительный ремонт основывается на техническом обслуживании оборудования до возникновения поломки по специальному регламенту. К сожалению, эта стратегия дает только иллюзию контроля, при этом «съедает» неиллюзорные деньги. На практике в рамках этой стратегии некоторые детали не отрабатывают весь свой потенциал и заменяются раньше времени. Работа производится без особой необходимости, а вмешательство в оборудование может приводить к дальнейшим неполадкам, которых можно было бы избежать. Другие детали выходят из строя раньше положенного по графику срока так же непредсказуемо и неожиданно, как и раньше.
Ремонт по состоянию подразумевает обслуживание составных частей и оборудования с наибольшим износом и риском аварии в определенный момент времени. Данная стратегия позволяет не проделывать лишнюю работу и производить техническое обслуживание и ремонт тогда и в том объеме, в котором это действительно необходимо.
Для стабильного мониторинга технического состояния оборудования необходим относительно высокий уровень цифровизации производства, который часто бывает уже достигнут за счёт встроенных систем самодиагностики оборудования и систем управления им. Для оценки технического состояния их достаточно, а для мониторинга техсостояния достаточно собирать оценки в каждый момент времени. Исходя из оценок, сотрудники службы эксплуатации уточняют график ППР, что является первой стадией обслуживания по фактическому техническому состоянию.
Для прогнозного обслуживания не достаточно знать текущее состояние машины и ее компонент. Необходимо больше данных, чтобы спрогнозировать изменения технического состояния в ближайшие как минимум две недели. Однако даже этого часто бывает недостаточно, потому что непредсказуемые поломки из-за действий человека — не редкость. Поэтому необходимо ещё и программное обеспечение, способное анализировать большие объёмы потоковых данных в режиме реального времени и помочь человеку своевременно проводить ремонт оборудования для гарантии непрерывности бизнеса.
Для такого подхода необходимо внедрение новых датчиков, систем анализа собираемых данных и решения по предиктивной аналитике. Такой набор способен предсказывать наиболее точное время и место появления неполадок и давать рекомендации по необходимому ремонту, автоматически создавать рабочие задания в информационной системе управления ТОиР и контролировать их исполнение, принимать отчётность от работников и отслеживать влияния их работы на фактическое состояние машины.
Цифровизация и инновационные решения по предиктивной аналитике способствовали появлению и развитию эффективных стратегий технического обслуживания оборудования. Современный подход к проблеме имеет много преимуществ, однако требует масштабных предварительных работ и материальных вложений. Это может не соответствовать уровню и стоимости обслуживаемого оборудования.
В некоторых ситуациях наиболее целесообразным будет выбор простейшего подхода к техническому обслуживанию и ремонту: как с материальной, так и с технической точки зрения.
Чаще всего парк оборудования делится сообразно его готовности к тому или иному подходу ТОиР: прессы ремонтируют по факту поломки, а критически-важные компоненты самолётов — по прогнозу их технического состояния. Современные ИТ-решения позволяют выбирать правильный подход и правильную стратегию под каждый компонент каждой единицы оборудования в многотысячных парках машин.
Стратегии ТОиР. Общая информация
Организация эффективной системы технического обслуживания и ремонтов (ТОиР), которая позволяет обеспечить работоспособность оборудования с минимальными затратами, является актуальной задачей, решение которой насущно необходимо для поддержания конкурентоспособности предприятия.
Под системой ТОиР подразумевается совокупность взаимосвязанных средств, документации и исполнителей, необходимых для поддержания и восстановления качества изделий, входящих в эту систему.
В качестве целей системы ТОиР определены следующие:
- поддержание оборудования в работоспособном состоянии в течение всего срока эксплуатации;
- обеспечение надёжной работы оборудования;
- обеспечение производительности и качества выпускаемой продукции;
- выполнение требований по охране труда и защите окружающей природной среды.
Примечание: Проект «Положения о техническом обслуживании и ремонте механического оборудования металлургических предприятий» (первая редакция) // Государственный институт труда и социально-экономических исследований: Ж. Водопьян, Л. Гончарук, В. Коваль, Т. Сыркина (к. э. н., руководитель разработки), Л. Тарасенко, В. Шевченко. — Харьков: ГИТ СЭИ, 2011. — 204 с.
Организация системы ТОиР предприятия осуществляется на основе принятия решений по следующим фундаментальным вопросам (рисунок 1.1):
- выбор стратегии ТОиР оборудования;
- определение способа организации ремонтного обслуживания производства;
- разработка критериев оценки эффективности ремонтного обслуживания производства.
Рисунок 1.1 – Фундаментальные вопросы при организации системы ТОиР
Под стратегией технического обслуживания и ремонтов (ТОиР) подразумевается обобщающая модель действий, необходимых для достижения поставленных целей путём координации и распределения соответствующих ресурсов предприятия.
Примечание: Бизнес-школа SRC: Глоссарий. – http://www.src-master.ru/glossary.php.
По существу, стратегия ТОиР есть набор правил для принятия решений, которыми ремонтная служба предприятия руководствуется в своей деятельности по обеспечению работоспособности оборудования.
Краткая характеристика основных стратегий ТОиР приведена в таблице 2.1.
Примечание: Бобровицкий В. И., Сидоров А. В. Совершенствование системы ТОиР оборудования в условиях централизации ремонтной службы предприятия // Вибрация машин: измерение, снижение, защита. – Донецк: ДонНТУ, 2011. – №1 (24). – С. 23-28.
Таблица 2.1 – Краткая характеристика основных стратегий ТОиР
Модель информационного обеспечения
Характер осуществляемых мероприятий
Превентивные
Стохастическая модель
(на основе вероятностных, статистических показателей)
I. Эксплуатация до отказа:* максимальное использование ресурса оборудования;
+ минимальные затраты на содержание РС;
– отказы и затраты по ликвидации аварий велики и непредсказуемы.
II. Планово-предупредительные ремонты (ППР):* фиксированная вероятность аварийных отказов;
+ наилучшее условия для планирования ТОиР;
– значительные затраты на ТОиР из-за замены работоспособных узлов и деталей.
Детерминированная модель
(на основе сведений о фактическом техническом состоянии (ТС) оборудования)
III. По ТС:* информационное обеспечение процесса принятия решений о ТОиР;
+ близкое к полному использование ресурса оборудования;
– низкая эффективность при долгосрочном планировании ресурсов;
IV. Проактивная:* активное упреждающее воздействие на ТС оборудования;
+ увеличение срока службы оборудования;
+ урациональный выбор времени, видов и объёмов ТОиР;
+ минимальная вероятность аварийных отказов;
– высокие требования к культуре труда и квалификации персонала.
Под реактивными подразумеваются стратегии ТОиР, необходимость ремонтных воздействий в которых обуславливается наступлением некоторого критического в рамках этой стратегии события (отказа, достижения предельных величин регламентируемых параметров).
Превентивные стратегии ТОиР направлены на предупреждение возникновения критического события и характеризуются возможностью осуществления предварительного планирования и подготовки ТОиР в противоположность реактивным стратегиям, когда необходимость проведения ТОиР, а, соответственно, и обеспечение их подготовки, до наступления критического события непредсказуемы.
Проактивная стратегия объединяет в себе достоинства превентивных ремонтных воздействий системы планово-предупредительных ремонтов и информационное обеспечение процесса принятия решений, характерное для ТОиР по техническому состоянию.
Стратегии ТО и Р оборудования
В настоящее время в эксплуатации используются различные виды стратегий использования оборудования по назначению, его технического обслуживания и ремонта.
В зависимости от имеющихся возможностей для диагностирования и определения технического состояния оборудования в процессе эксплуатации и от принятого критерия для установления сроков его замены различают следующие стратегии использования оборудования по назначению: 1) до выработки назначенного ресурса (срока службы); 2) до предотказового состояния; 3) до отказа.
Стратегии ТО и Р классифицируются следующим образом:
стратегия технического обслуживания по наработке (календарному времени, ресурсу), при которой перечень (объем) и периодичность выполнения операций определяются значением наработки (календарного времени, ресурса) с начала эксплуатации или после капитального (среднего) ремонта;
стратегия технического обслуживания по состоянию, при которой перечень и периодичность выполнения операций определяются фактическим состоянием объекта в момент начала ТО;
стратегия ремонта по наработке, при которой объем разборки о6ъекта и дефектации его составных частей назначается единым для всех однотипных объектов в зависимости от наработки с начала эксплуатации и (или) после капитального ремонта, а перечень операций ремонта определяется с учетом результатов дефектации составных частей объекта;
стратегия ремонта по техническому состоянию, при которой перечень операций, в том числе разборки объекта, определяется по результатам диагностирования объекта в момент ремонта, а также по данным о надежности этого конкретного объекта и однотипных объектов.
Стратегии ТО и Р по состоянию (стратегии по состоянию) существен-
но отличаются от стратегий ТО и Р по наработке (стратегии по наработке). Эти отличия заключаются не только в самом характере технологических процессов ТО и Р, но и в распределении ресурсов, требуемых на развитие производственно-технической базы, соответствующей требованиям той или иной стратегии. А эти требования к развитию базы разные.
Стратегия по состоянию предполагает обеспечение высокого уровня эксплуатационной технологичности объекта, создание и внедрение эффективных средств диагностирования и неразрушающего контроля, оснащение лабораторий и цехов современными средствами сбора, обработки, передачи и хранения информации. Стратегия же по наработке требует развития экспериментальной базы предприятий и обеспечения на этой основе обоснованных значений ресурса до ремонта для каждой совокупности однотипных объ-
Очевидно, что от своевременного выбора соответствующей стратегии ТО и Р в решающей мере зависит своевременность и правильность выборатребуемой технической политики развития службы эксплуатации оборудования нефтегазодобывающего общества.
Стратегии ТО и Р естественным образом связаны со стратегиями эксплуатации оборудования.
| Стратегия ТО и Р | Стратегия использования по назначению | ||
| до выработки назначенного ресурса (срока службы) | до предотказового состояния | до отказа | |
| Техническое обслуживание: по наработке по состоянию с контролем параметров по состоянию с контролем уровня надежности Ремонт: по наработке по техническому состоянию | + – – + + | – + – – + | – – + + + |
Каждой стратегии использования по назначению соответствует своя наиболее эффективная стратегия ТО и Р, обозначенная в таблице знаком «+». Из таблицы видно, что для стратегии использования объекта по назначению до выработки назначенного ресурса (срока службы) наиболее эффективной стратегией ТО будет, естественно, стратегия по наработке. При ремонте объектов возможны стратегии по наработке и по техническому состоянию, что зависит от вида объекта и уровня его контролепригодности при ремонте.
Если же для объекта принята стратегия использования до предотказового состояния, то наиболее эффективной при ТО будет стратегия по состоянию с контролем параметров, а при ремонте – стратегия по техническому состоянию.
Соответственно для объектов, используемых по стратегии до отказа, наиболее эффективными стратегиями ТО и Р будут: при ТО – стратегия по состоянию с контролем уровня надежности; при ремонте – стратегии по наработке и техническому состоянию.
Из приведенных данных следует, что отдельные объекты нефтегазовой отрасли следует использовать по назначению, обслуживать и ремонтировать, как правило, только по одной из указанных стратегий.
Для функциональных систем в целом, например для комплекса оборудования, входящего в состав буровой установки, или для комплекса скважинного оборудования, используемого при механизированной добыче нефти, наиболее вероятно применение всех указанных в таблице стратегий эксплуатации или так называемой смешанной (комбинированной) стратегии.
В практике эксплуатации сложных систем различного назначения в той или иной степени применяются все типы стратегий. Их применение определяется уровнем технического совершенства объектов эксплуатации (надежностью, эксплуатационной технологичностью, контролепригодностью) и уровнем информационного и технологического обеспечения системы их эксплуатации. Например, в нефтегазовой отрасли РФ действует система ТО и Р, использующая преимущественно стратегию по наработке.
Система ТО и Р, применяемая при стратегии по наработке, получила название системы планово-предупредительного обслуживания и ремонта (ППР).
Основу системы ППР составляет плановый предупреждающий отказы ремонт (обслуживание) оборудования, осуществляемый регламентно через заранее назначенные промежутки времени ti.
Основными показателями системы ППР являются ремонтный цикл Тц, межремонтный период Тп и структура ремонтного цикла.
Ремонтный цикл – наименьший повторяющийся интервал времени или наработка оборудования, в течение которого выполняются в определенной последовательности в соответствии с требованиями нормативно-технической или эксплуатационной документации все установленные виды ремонта.
Межремонтный период – время работы оборудования между двумя очередными плановыми ремонтами.
Структура ремонтного цикла – это число, периодичность и последовательность проведения ТО и текущих ремонтов за ремонтный цикл.
Преимущества системы ППР:
1) ремонт оборудования выполняется через планируемые промежутки времени, называемые межремонтными периодами;
2) после планового капитального ремонта характеристика оборудования приближается к паспортным данным нового оборудования;
3) в течение ремонтного цикла оборудование в строгой очередности проходит все плановые ремонты, предусмотренные системой;
4) кроме плановых ремонтов выполняется техническое обслуживание оборудования;
5) чередование, периодичность и объем технического обслуживания и ремонтов определяются назначением, конструкцией и условиями эксплуатации оборудования.
6) техническое обслуживание, строго регламентируемое по времени и объему, выполняется по перечню обязательных операций, а ремонт планируется по времени и объему и выполняется в установленные планом сроки в объеме, который зависит от фактического состояния машины.
Планово-предупредительная система (ППР) имеет ряд существенных недостатков, главные из которых:
1) недоиспользование ресурса деталей, что приводит к завышению
общего количества, а следовательно, и суммарной трудоемкости ремонтных работ;
2) эксплуатация оборудования с заниженными характеристиками;
3) сложность поддержания требуемых значений показателей надежно-
сти, что может привести к невыполнению требований промышленной безопасности и сокращению объемов перекачки нефти;
4) действующие нормативные документы системы ППР недостаточно учитывают влияние условий эксплуатации на техническое состояние оборудования.
5) слабая ориентация на техническое обслуживание оборудования, в том числе, и на его важную составляющую часть – диагностику; например, в соответствии с системой ППР, нормы затрат труда на техническое обслуживание технологического оборудования, в среднем, не превышают 25—30% всех трудовых затрат.
Одним из радикальных путей реального снижения трудозатрат на ТО и Р, повышения надежности и эффективности использования оборудования, его агрегатов, сборочных единиц и деталей является более широкое внедрение в практику эксплуатации стратегии технического обслуживания оборудования по техническому состоянию.
Сущность этой стратегии заключается в проведении непрерывного или периодического контроля и измерения параметров, определяющих техническое состояние деталей и сопряжений, для обеспечения заданного уровня их надежности при эксплуатации и более полного использования индивидуальных ресурсов. При этом элемент подвергается замене только тогда, когда значение прогнозируемого параметра данного элемента (агрегата) приблизилось к предельному уровню. В остальных случаях эксплуатация продолжается до очередной проверки его состояния. При этом значительно сокращаются трудозатраты на обслуживание, сокращается расход дорогостоящих сборочных единиц и деталей. Принципиальная возможность и внедрение ТО и Р по техническому состоянию обеспечивает увеличение средней наработки деталей и сборочных единиц между заменами в 1,5–2 раза, сокращение удельных приведенных затрат на ТО и Р в 1,5раза.
Стратегия ТО и Р по фактическому техническому состоянию представляет собой совокупность правил по определению режимов и регламента диагностирования оборудования и принятию решений о необходимости его технического обслуживания, замены или ремонта на основе информации о фактическом техническом состоянии.
В основе ТО и Р по техническому состоянию заложен принцип предупреждения отказов оборудования и его элементов – при условии обеспечения максимально возможной наработки их до замены и минимально возможных затрат на ТО и Р.
Стратегия ТО и Р по техническому состоянию объекта в свою очередь подразделяется на две стратегии:
-стратегия ТО и Р по техническому состоянию объекта с контролем
-стратегия ТО и Р по техническому состоянию объекта с контролем
Область применения стратегии ТО и Р по состоянию с контролем параметров – системы и объекты, которые по соображениям безопасности не могут эксплуатироваться до отказа, а по экономическим соображениям – до выработки назначенного межремонтного ресурса.
Характерными особенностями стратегии ТО и Р по техническому состоянию с контролем уровня надежности следующие.
1. Каждый объект эксплуатируется до отказа.
2. Межремонтных ресурсов для объектов не устанавливается.
3. ТО и Р для каждого конкретного объекта заключается в выполнении необходимого объема работ по регулировке, калибровке, обнаружению дефектов, вызвавших отказы и повреждения, и их устранению.
4. Для конструкционно-сложных объектов выполняется замена некоторых их составных частей по наработке, если она возможна без разборки объекта.
5. Применительно ко всем однотипным объектам осуществляется контроль уровня надежности.
6. В случае, когда фактический уровень надежности того или иного типа объектов ниже нормативного, проводится тщательный анализ причин отклонения и осуществляются мероприятия по его повышению.
Система ТО и Р по фактическому техническому состоянию требует разработки методов и средств диагностирования, обладающих большой информативностью. Такую базу технической диагностики экономически целесообразно применять в первую очередь для основного оборудования.
Стратегии технической эксплуатации по состоянию Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»
Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Буешев Ерик Еркинович, Потапов Андрей Николаевич
В статье рассмотрены виды стратегий технической эксплуатации по состоянию. Показано, что при всех стратегиях технического обслуживания (ТО) мероприятия по повышению надежности изделий, корректировка объемов и периодичности ТО осуществляется на основе анализа информации о всех признаках технического состояния изделий и эффективности системы ТО. Стратегия ТО является системой управления техническим состояниемизделия в заданных условиях эксплуатации.
Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Буешев Ерик Еркинович, Потапов Андрей Николаевич
Strategy of technical operation for a status
In article types of strategy of technical operation for a status are considered. It is shown that in case of all strategy of the maintenance (M) of action for reliability augmentation of products, adjustment of volumes and frequency THAT is carried out on the basis of information analysis about all signs of technical condition of products and system effectiveness THAT. Strategy THAT is management system technical condition of a product in the given operating conditions.
Текст научной работы на тему «Стратегии технической эксплуатации по состоянию»
ВОЕННАЯ ТЕХНИКА. ХАРАКТЕРИСТИКИ УДК 629.7.08:519.248
СТРАТЕГИИ ТЕХНИЧЕСКОМ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПО СОСТОЯНИЮ
Буешев Ерик Еркинович
адъюнкт Военного учебно-научного центра ВВС «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)
Потапов Андрей Николаевич
заместитель начальника кафедры эксплуатации радиотехнических средств (обеспечения полетов) Военного учебно-научного центра ВВС «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», (г. Воронеж), кандидат технических наук, доцент
В статье рассмотрены виды страте-гийтехнической эксплуатации по состоянию. Показано, что при всех стратегиях технического обслуживания (ТО) мероприятия по повышению надежности изделий, корректировка объемов и периодичности ТО осуществляются на основе анализа информации о всех признаках технического состояния изделий и эффективности системы ТО. Стратегия ТО является системой управления техническим состоянием изделия в заданных условиях эксплуатации.
• комплекс средств автоматизации,
Buyeshev Eric Erkinovich, adjunct of the Military educational scientific center "Military and air academy of professor N. E. of Zhukovsky and Yu. A. Gagarin" (Voronezh), Aktobe, Republic of Kazakhstan.
Potapov Andrey Nikolaevich, deputy chief of chair of operation of radio engineering means (support of flights) of the Military educational scientific center "Military and air academy of professor N. E. of Zhukovsky and Yu. A. Gagarin" (Voronezh), сandidate of technical sciences, associate professor, Voronezh, Russian Federation.
Strategy of technical operation for a status
In article types of strategy of technical operation for a status are considered. It is shown that in case of all strategy of the
maintenance (M) of action for reliability augmentation of products, adjustment of volumes and frequency THAT is carried out on the basis of information analysis about all signs of technical condition of products and system effectiveness THAT. Strategy THAT is management system technical condition of a product in the given operating conditions.
• complex of an automation equipment,
Для решения широкого класса военно-прикладных задач при организации мероприятий по технической эксплуатации (ТЭ) комплексов требуется достоверная и своевременная оценка их технического состояния. В процессе эксплуатации комплексов технических средств автоматизации (КТС) изменяется их ТС, которое может определяться как исправное и работоспособное, так и неисправное и неработоспособное в зависимости от значений технических параметров в определенный момент времени. Для поддержания надежности техники на этапе эксплуатации проводится техническое обслуживание (ТО).
Задачами ТО являются:
— предупреждение преждевременного износа механических и электромеханических элементов, входящих в состав техники;
— предупреждение неисправностей, вызываемых процессами старения и износа элементов, деталей и узлов аппаратуры;
— предупреждение ухода электрических параметров и характеристик аппаратуры за пределы установленных норм, а также доведение параметров и харак-
теристик до норм, установленных эксплуатационной документацией;
— выявление и устранение неисправностей и причин их возникновения;
— продление межремонтных ресурсов и сроков службы.
Однако отказы и повреждения КТС, как правило, являются случайными событиями, место и время возникновения которых определить затруднительно. Мероприятиями ТО предупредить внезапные отказы практически невозможно. И для восстановления работоспособности КТС необходимо проводить ремонт.
С этой целью в настоящее время применяются современные методы эксплуатации КТС, появляются крупные теоретические и практические разработки в области высокоэффективных стратегий ТО. Стратегия ТО является системой управления ТС изделия в заданных условиях эксплуатации. Управляющие воздействия в этой системе формируются в зависимости от значений принятого признака ТС изделия, в соответствии с принятыми стратегиями ТО, и выражаются в проведении тех или иных операций ТО.
Признаками технического состояния изделия (изделий) могут быть1:
— значение показателя надежности;
— значение определяющего параметра.
При всех стратегиях ТО мероприятия
по повышению надежности изделий, корректировка объемов и периодичности ТО осуществляется на основе анализа информации о всех признаках ТС изделий и эффективности системы ТО. Однако методы анализа и использования различных видов информации зависят от стратегий ТО. Один из видов информации является основным при принятии решений о необходимом перечне операций ТО и периодичности их выполнения. Остальные данные используются для корректировки принимаемых решений с
целью повышения их эффективности.
Каждая стратегия ТО определяет техническую политику и затраты на ТО изделия, предъявляет определенные требования ко всем элементам системы ТО (объектам, средствам, исполнителям и к связям между этими элементами), установленным в документации. Стратегия ТО данного типа изделия выбирается на основе анализа надежности изделия, влияния его отказа на безопасность и регулярность обеспечения полетов, зависимости безотказности от наработки, эксплуатационной технологичности, прежде всего контролепригодности изделия, технической возможности и эко-
номической целесообразности применения той или иной стратегии.
Принципиально выделяются две основные стратегии технической эксплуатации КТС (Рисунок 1):
— стратегия технической эксплуатации по ресурсу (программное управление по разомкнутому циклу);
— стратегия технической эксплуатации по состоянию (управление по замкнутому циклу с обратной связью по информации о состоянии техники).
Методы, применяемые для анализа проблем технической эксплуатации, связаны с принятием решения при наличии недостаточно достоверных данных.
Рисунок 1. Основные стратегии технической эксплуатации КТС
Предполагается, что рассматриваемые образцы КТС во время эксплуатации находятся в одном из нескольких состояний, причем два крайних состояния будут «исправное» и «неработоспособное». Между ними расположен ряд промежуточных состояний, которые отражают различную степень ухудшения характеристик. Переход от состояния к состоянию является вероятностным, закон которого может быть полностью известен, частично известен или полностью неизвестен тому, кто должен принять решение.
Необслуживаемаятехникастохастиче-ски переходит от состояния к состоянию естественным путем без сдерживающих условий, пока не достигнет состояния отказа. Однако можно регулировать поведение техники путем выбора определенных мер в каждый момент принятия решения. К этим мерам относятся:
— различные виды ремонта;
-замена узлов и деталей;
— другие меры, которые ведут к восстановлению техники.
Если оборудование состоит из нескольких частей, то по каждой части должны быть приняты определенные меры, причем выбор мер для одной части может зависеть от состояния одной или нескольких других частей. Последовательность мер, выбираемых тем, кто принимает решение, отражает систему технической эксплуатации. Качество системы можно измерить затратами, путем определения стоимости техники в каждом состоянии и стоимости выполнения каждого вида работ.
При стратегии ТО по наработке перечень и периодичность выполнения операций определяются значением наработки изделия с начала эксплуатации или после капитального (среднего) ремонта. При такой стратегии система
правил управления состоянием КТС формируется заранее на основе априорной информацииоб эксплуатационных свойствах парка КТС. Из информации о текущем состоянии используются только сведения об отказах, а концепция управления исходит из предположения, что любой объект может иметь только два определенных состояния: отказ или выработку назначенного ресурса.
Объем и периодичность операций строго регламентирован и не зависит от фактического состояния техники. Необходимый уровень надежности КТС достигается за счет периодического обновления элементов эксплуатируемых изделий и обновления образцов КТС. При этом увеличиваются расходы на ТЭ. Она основывается на проведении определенного фиксированного объема работ через установленные промежутки времени: календарные или по наработке. Стратегия технической эксплуатации по наработке организуется на основе принципа безопасного срока службы, исходя из которого для изделия назначается ресурс, в течение которого с заданной вероятностью не имелось бы ни одного отказа. Основанием для назначения ресурса являются:
— результаты испытаний аналогичных изделий.
По истечении установленного ресурса изделие подлежит замене независимо от его состояния.
По всей видимости эта стратегия эксплуатации будет иметь право на жизнь еще долгое время, так как в КТС есть ряд изделий, которые быстрее и экономичнее заменить, чем установить степень их износа на основе сложного, дорогостоящего, а иногда и не совсем надежного контроля.
Первоначальный регламент технической эксплуатации при стратегии по на-
работке разрабатывается в процессе создания КТС специалистами предприятий промышленности, причем при его разработке учитывают две группы факторов.
Первая группа содержит обобщенные материалы по опыту эксплуатации аналогичных типов КТС (перечень работ, периодичность их выполнения, перечень и характер неисправностей по системам, интенсивность их появления).
Вторая группа отражает индивидуальные, специфические особенности конкретного изделия (особенности конструкции, предполагаемые условия эксплуатации, результаты стендовых и лабораторных испытаний и т. п.).
При определении оптимальной периодичности обслуживания могут использоваться различные критерии. В общем случае оптимальным критерием для регламента является такой, который обеспечивает максимальную надежность работы объекта в межрегламентный период при минимальном значении трудозатрат на ТО. Эту стратегию целесообразно применять для изделий, имеющих тенденцию к существенному росту интенсивности отказов после определенной наработки, при незначительном разбросе значений наработок до отказа преимущественно для тех изделий КТС, отказы которых влияют на безопасность полетов. Она применяется также как вынужденная мера при невозможности применения стратегии ТО по состоянию из-за отсутствия методов и (или) средств диагностирования или экономической целесообразности.
Система алгоритмов стратегии ТО по состоянию формируется при условии получения текущей информации о действительном состоянии каждого образца КТС. При этом учитываются также и априорные данные об эксплуатационных свойствах.
Реализация эксплуатации по состоя-
нию обязательно требует непрерывного или дискретного контроля и анализа состояния КТС. Все виды работ: контроль состояния, замены, ремонт — производятся в срок и в объемах, которые устанавливаются в результате решения по данным текущего контроля состояния.
Предельное (предотказовое) состояние также устанавливается на основе знания текущей информации об объекте. В этом случае объекты эксплуатируются без ограничения межремонтного ресурса с проведением непрерывного или периодического контроля ТС каждого объекта в процессе эксплуатации. Достижение установленного в эксплуатационной документации для каждого типа объектов предотказового значения, определяющего ТС параметра (совокупности параметров), означает неисправное состояние объекта и указывает на необходимость проведения работ по его восстановлению. Периодичность контроля ТС при ТО устанавливается в эксплуатационной документации и может быть постоянной для парка однотипных изделий КТС или зависеть от результатов предыдущего контроля и прогнозирования ТС каждого объекта.
Такая стратегия наиболее подходит для объектов, обладающих достаточным уровнем контролепригодности, а наработка до отказа которых имеет существенный разброс2. Стратегия ТО по состоянию в настоящее время более актуальна при внедрении в систему технической эксплуатации. Это связано, прежде всего, с тем, что возрастание объема контролируемых параметров из-за увеличения числа выполняемых функций, усложнение связей внутри комплексов приводят к резкому увеличению трудозатрат на ТЭ и к снижению готовности КТС в целом.
Существовавшая до недавнего времени единая жесткая стратегия эксплуатации по наработке не в состоянии
полностью устранить противоречия между возросшим объемом контроля и требованиями руководящих документов по обеспечению готовности КТС к применению. Решающее значение при выборе стратегии ТО применительно к конкретному типу объекта принадлежит целенаправленным исследованиям, позволяющим проводить оптимизацию эксплуатации по тем или иным критериям. Операции ТО или текущего ремонта назначаются при обнаружении предо-тказового или неработоспособного состояния изделия. Соответственно различают две стратегии ТО по состоянию:
— с контролем параметров;
— с контролем уровня надежности.
При применении стратегии ТО с контролем параметров в эксплуатационной документации указывается предотказо-вое значение параметра. При достижении этого значения параметра изделие считается неисправным и требующим регулировки или текущего ремонта. Эта стратегия позволяет обеспечить надежность КТС за счет раннего до наступления отказа обнаружения повреждений (дефектов) и повысить экономическую эффективность эксплуатации путем максимально возможного использования работоспособности каждого изделия.
Основной целью внедрения стратегии ТО по состоянию является сокращение эксплуатационных расходов при обеспечении заданного уровня надежности (Рисунок 2).
При применении стратегии ТО с контролем уровня надежности каждое изделие используется по назначению до отказа, после чего проводятся операции текущего ремонта. Операции ТО по поддержанию надежности назначаются по результатам контроля уровня надежности парка изделий, в том числе и с использованием статистических методов контроля и регулирования каче-
ства продукции, например путем проведения доработок. Надо заметить, что эта стратегия до отказа применяется для таких изделий, отказ которых непосредственного влияния на обеспечение безопасности полетов не оказывает. Она обеспечивает высокую экономическую эффективность эксплуатации КТС за счет полного использования работоспособного состояния каждого изделия.
Внедрение стратегии ТО КТС, учитывающей фактическое техническое состояние эксплуатируемых средств, позволит сократить затраты, связанные с обслуживанием и ремонтом на 2050% 3. Выигрыш может быть получен, если на начало проведения профилактических и восстановительных работ персонал будет располагать достоверными данными о фактическом и прогнозируемом состоянии техники.
1. Эксплуатация и ремонт авиационной техники: науч.-методич. материалы. — М.: ВВИА имени Н.Е. Жуковского, 1998. — 357с.
2. Совершенствование производственных процессов техобслуживания и ремонта авиатехники: сб. науч. тр. / Т.Г. Анодин — М.: ГосНИИ-ГА, 1998. — 160с.
3. Ильичев, А.В. Эффективность проектируемых элементов сложных систем / А.В. Ильичев, В.Д. Волков, В.А. Грущанский. — М.: Высшая школа, 1982. — 280с.
4. Потапов А.Н., Лебедев В.В. Конфликтно-устойчивая система формирования информационного контента практической подготовки операторов эрготехнических систем // «Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика.-2011, № 8. — С 8-13.
5. Смирнов Н.Н. Обслуживание и ремонт авиационной техники по состоянию — М.: Транспорт, 1987. — 272 с.
6. Зырянов Ю.Т. Управление профилактикой в организационно-технических системах: монография. — М.: АСТ-ПРЕСС КНИГА, 2005. — 160 с.
Рисунок 2. Условия и требования при выборе стратегии технической эксплуатации КТС по состоянию