Математическое описание процесса технического обслуживания машин при выполнении смазочно-заправочных операций

Введение . Прежде чем приступить к изложению материала, дадим необходимые пояснения, которые касаются предмета нашего исследования.

Процесс – это ход, развитие какого-нибудь явления, последовательная смена состояний в развитии чего-нибудь [7]. С учетом этого под процессом технического обслуживания будем понимать совокупность операций, выполняемых при техническом обслуживании машины, например трактора, в установленной последовательности.

Операция технического обслуживания (ТО) – законченная часть технического обслуживания изделия, представляющая совокупность приемов, выполняемых на одном рабочем месте одним или группой исполнителей установленными для осу- ществляемой операции средствами технического обслуживания [5]. При этом операции обслуживания машин подразделяют на семь основных групп: моечно-очистительные, контрольно-диагностические, смазочно-заправочные, топливозаправочные, регулировочные, крепежные и консервационные. Названные группы операций положены в основу классификации средств ТО машин [1, с. 168].

Смазочно-заправочные операции (СЗО) ТО тракторов – это смазочно-заправочные работы [4], выполняемые с применением (или в среде) топливносмазочных материалов (ТСМ). В состав этих операций также входят сливные операции – работы [4], осуществляемые при сливе масла из картерных полостей, преимущественно при его замене в процессе ТО, а также при сливе отстоя топлива из полостей топливных фильтров и баков при их обслуживании. Работа в данном случае понимается как производственная деятельность по созданию или обработке чего-нибудь [7], например ремонтные или ремонтно-обслуживающие работы [10], а в нашем исследовании – работы по техническому обслуживанию машин. И еще. Смазочно-заправочные операции не следует путать с топливозаправочными, к которым относятся операции по заправке машин топливом, выполняемые при использовании как передвижных, так и стационарных средств заправки.

Параметры процесса – показатели, характеризующие те изменяющиеся физические величины или технико-экономические показатели (параметры), которые определяют моделируемый процесс [5].

Процесс ТО в совокупности представляет собой сложную человеко-машинную систему (ЧМС), элементами которой являются: человек, обслуживаемая машина, техническое средство обслуживания и внешняя среда.

Смазочно-заправочные средства ТО – средства эксплуатации, предназначенные для выполнения смазочно-заправочных операций. Данное определение сформулировано в соответствии с источником [5]: средства ТО – средства эксплуатации, предназначенные для технического обслуживания изделий.

Технология ТО в общем понимании – это перечень (список) операций, выполняемых в установленной последовательности и с применением предписанных средств ТО [9, с. 23]. В соответствии с этим технология СЗО – это перечень (список) элементов операций (технологических приемов), выполняемых в установленной последовательности и с применением предписанных смазочно-заправочных средств ТО. В процессе совершенствования технологии и средств при ТО применяют как предписанные руководствами по эксплуатации машин средства ТО, так и соответствующие им по назначению экспериментальные приборы.

Цель исследования . Найти математическое описание процесса ТО машин при выполнении смазочно-заправочных операций.

Задачи исследования: определить показатель оценки совершенствования и выбора средств ТО и единицу его измерения; найти функциональную связь входных показателей с выходным математического описания процесса ТО.

Объект исследования - процесс технического обслуживания машин с учетом проведения смазочно-заправочных операций.

Методы исследования. На первом этапе был определен показатель оценки совершенствования и выбора средств ТО и при этом найдена единица его измерения. Одновременно с этим на основе известного определения операции ТО было дано уточненное понятие операции, учтенной в единице измерения оценочного показателя. Далее процесс обслуживания был представлен в виде алгебраической суммы его элементов, причем в двух вариантах: для восстанавливаемых и невосстанавливаемых объектов. На завершающем этапе по каждому элементу была найдена функциональная связь входных показателей (одного или нескольких) с выходным, которая представлена в виде искомого математического описания процесса ТО.

Результаты и их обсуждение. В качестве показателя оценки совершенствования и выбора примем удельную стоимость операции С_Ф1 при применении i -объекта (технического средства ТО), выраженную в рублях на операцию.

Иначе этот показатель также можно назвать удельной стоимостью функционирования i -объекта. При этом под функционированием объекта обычно понимают выполнение предписанного объекту алгоритма функционирования при применении объекта по назначению [5]. С учетом этого получим следующее определение оценочного показателя: удельная стоимость функционирования i -объекта С - это удельная стоимость операции при применении i -объекта, выраженная в рублях на операцию. На наш взгляд, данное определение показателя более полно отражает его физический смысл, и поэтому (также для однозначности изложения и понимания материала) в дальнейшем будем оперировать только им.

Условимся также, что под операцией здесь и далее будем понимать законченную часть технического обслуживания изделия, представляющую совокупность приемов, выполняемых на одном рабочем месте одним или группой исполнителей установленными для выполняемой операции средствами технического обслуживания [5].

Итак, найдем математическое описание удельной стоимости функционирования i -объекта С_ф/ в общем виде. Сделаем это в следующем порядке.

Представим С_ф^ в виде показателя интегрального качества [2, 6, 8]

N

С фi = X C l. '             (1)

l = 1

где С - совокупность ( N ) технико-экономических показателей l по i -объекту. В данном случае удельная стоимость функционирования С представляет собой удельные затраты обеспечения надежности объекта во всем жизненном цикле и является показателем качества изготовления, эксплуатации, ремонта и хранения объекта [5].

Тогда, по аналогии с [2, 6, 8] и в соответствии с (1), показатель С_фг для технических средств обслуживания (ТСО) будет иметь вид:

• а)    для невосстанавливаемых ТСО-объектов

С Н = С п, + С иi + С Х + С Mi + С У +

+ Сод, + И,;(2)

• б)    для восстанавливаемых ТСО-объектов

С ф, = С + С и, + С + С Х, + С м, +

+ Су, + Сод, + Иэ, ,(3)

где СП, ,  Си, ,  СХ, ,  СТОР, ,  СМ, ,  СУ, ,  Сод, удельная стоимость (в руб. на операцию) приобретения средства, использования его по назначению, хранения, технического обслуживания и ремонта (ТОР), поверки, утилизации и спецодежды; Иэ/ -удельные издержки (в руб. на операцию), обусловленные нарушением требований охраны окружающей среды при ТО машин в поле - при попадании топливно-смазочных материалов в почву [4].

Удельная стоимость приобретения ТСО ( i -объекта)

Пi

С^Пi N ’

Оi

где 3ni - затраты на приобретение, включающие в себя стоимость i-объекта, затраты на его транспортирование и подготовку к использованию по назна- чению, руб.; N – число операций обслуживания за срок службы i-объекта при применении этого объекта по назначению, ед.

Удельная стоимость использования i -объекта по назначению

С_Иi = t_Оi ( С_Тi + С_ППi + С_ДВСi ) +

+ С МОi + t Эi N Эi С Э ,          (5)

где t – средняя продолжительность операции обслуживания; С – часовая тарифная ставка специалиста, выполняющего операцию; С – стоимость использования в течение одного часа производственного помещения в расчете на один трактор; С – стоимость материалов, расходуемых при операции (при применении i -объекта); t – продолжительность работы электроустановок, используемых при операции; N – мощность электроустановок, кВт; С , С – часовая стоимость работы двигателя и стоимость одного кВт∙ч электроэнергии.

Удельная стоимость хранения i -объекта

с

Хi

^ЗХi ^Лi N Оi

где З – средние за год затраты на хранение i -объекта, руб.; Л – срок службы i -объекта, лет; З Л – суммарные в течение срока службы i -объекта затраты на хранение, руб.

Удельная стоимость технического обслуживания и ремонта (ТОР) i -объекта – по аналогии с (6)

с „

ТОРi

? л

ТОРi i

NОi

где З    – средние за год затраты на ТОР i-объекта, руб.; З Л – суммарные в течение срока службы i-объекта затраты на ТОР, руб.

Удельная стоимость поверки i -объекта – по аналогии с (6)

3 л

С Мi = ^{З Мi Л i} ,              (8)

NОi где З – средние за год затраты на поверку i-объекта, руб.; З Л – суммарные в течение срока службы i-объекта затраты на поверку, руб.

Удельная стоимость утилизации ТСО ( i -объекта) – по аналогии с (4)

С Уi = ^ЗУi ,                   (9)

Оi где З – затраты на утилизацию i-объекта, руб.

Удельная стоимость спецодежды при применении i -объекта может быть вычислена по формуле

^З ОД ^N ОДi ^γ ОДi

ОДi

Оi

где З – стоимость одного комплекта спецодежды, руб.; N – число комплектов спецодежды, израсходованных оператором за срок службы i -объекта, шт.; γ – коэффициент, учитывающий повышение расхода спецодежды в связи с воздействием на нее ТСМ при применении i -объекта.

При этом л.

N ОДi = ^{Л i} ,               (11)

ЛОД где Л , Л – срок службы i -объекта и спецодежды, лет. После подстановки (11) в (10) получим описание С в следующем окончательном виде:

с

СОДi

З ОД Л i γ ОДi

N Л

Оi ОД

Удельные издержки И , обусловленные нарушением требований охраны окружающей среды при ТО машин в поле (попаданием ТСМ в почву) с применением i -объекта (в руб. на операцию), определим следующим образом.

На первом этапе найдем величину экологического ущерба. В общем виде экологический ущерб от загрязнения земель определяется по формуле [3]

У Т = Н С S K Э K П K Хп , (13)

где Н – норматив стоимости земель, руб/га или руб/м²; S – площадь почв и земель, сохраненная от деградации за отчетный период времени в результате проведенных природоохранных мероприятий, га; K – коэффициент экологической ситуации и экологической значимости территории; K – коэффициент для особо охраняемых территорий; K – повышающий коэффициент за предотвращение (ликвидацию) загрязнения земель несколькими ( n ) химическими веществами.

Приведенное выражение (13) адаптируем для решения нашей задачи. Для этого найдем S по формуле

S Oi = ^{V TCMi} ,               (14)

VТП где S – площадь почв и земель, подверженная деградации при выполнении операции с применением i-объекта, руб/м2; V – средняя масса ТСМ в расчете на операцию, поступающая в почву при ее проведении с использованием i-объекта, кг; V – предельная масса ТСМ, достаточная для того, чтобы привести к полной деградации почву на площади 1 м2, кг/м2.

Теперь подставим (14) в (13) и получим удельные издержки И , обусловленные попаданием ТСМ в почву

И Эi = Н С S Oi K Э K П K Хп ,       (15)

или

И = Н ^{V TCMi} K K K .     (16)

Эi     С          Э П Хп

V ТП

Таким образом, все слагаемые удельной стоимости функционирования i -объекта С , уравнений (2) и (3), найдены. Однако следует отметить, что на данном этапе исследования не представляется возможным дать полное математическое описание показателя С , так как пока неизвестно число операций обслуживания N за срок службы i -объекта при его применении по назначению.

Выводы

• 1.    В качестве показателя оценки совершенствования и выбора технических средств обслуживания

• 2.    Для упрощения математического описания процесс обслуживания представлен в виде алгебраической суммы его элементов, причем в двух вариантах: для восстанавливаемых и невосстанавлива-емых объектов. По каждому выделенному элементу была найдена функциональная связь входных показателей (одного или нескольких) с одним и тем же выходным оценочным показателем. Каждая функция представлена в виде искомого математического описания процесса ТО.

• 3.    Результаты исследования могут быть использованы в процессе совершенствования представленных смазочно-заправочных средств, при теоретическом обосновании их практического применения, а также при разработке методики экспериментального исследования процессов технического обслуживания машин.

принята удельная стоимость функционирования i -объекта (средства) – руб. на операцию. При этом под операцией понимается известное в науке и практике определение [5]: законченная часть технического обслуживания изделия, представляющая совокупность приемов, выполняемых на одном рабочем месте одним или группой исполнителей установленными для выполняемой операции средствами технического обслуживания.