Разработка и исследование алгоритмов оптимизации стратегий технического обслуживания и ремонта машин и агрегатов комплекса коммунально-бытовых услуг в районах чрезвычайных ситуаций тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Стельмашенко, Валентин Григорьевич

• Стельмашенко, Валентин Григорьевич
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Стельмашенко, Валентин Григорьевич

Введение

Глава 1. Состояние работ по обеспечению коммунально-бытовыми услугами населения при чрезвычайных ситуациях. Постановка цели и задач исследований.

1.1 Виды чрезвычайных ситуаций (ЧС) и их последствия.

1.2 Краткая характеристика мобильного коммунально-бытового комплекса первичного жизнеобеспечения населения в районах ЧС и мероприятий по жизнеобеспечению.

1.3 Роль технического обслуживания и ремонта в обеспечении работоспособности мобильного комплекса жизнеобеспечения в районах ЧС.

1.4 Цель и задачи исследований.

Глава 2. Методологические основы построения систем технического обслуживания и ремонта объектов жизнеобеспечения населения при

2.1 Методологические основы оптимизации организационной структуры ТОиР объектов мобильного комплекса.

2.2 Методология оптимизации стратегий ТОиР.

2.3 Выбор критериев оптимизации стратегий ТОиР 41 Выводы по главе

Глава 3. Методы оптимизации стратегий ТОиР объектов мобильного комплекса.

3.1 Оптимизация стратегий ТОиР в случае полной информационной обеспеченности на уровне однотипных элементов и устройств для бесконечного и конечного интервала времени.

3.1.1 Оптимизация на бесконечном интервале времени

3.1.2 Оптимизация на конечном интервале времени

3.1.3 Последовательные стратегии

3.2 Выбор стратегий ТОиР для изделий в целом.

3.3 Выбор стратегий ТОиР для объектов жизнеобеспечения по критерию средних затрат на единицу наработки.

3.4 Методология оптимизации стратегий ТОиР в условиях неполной информационной обеспеченности.

3.5 Алгоритмы оптимизации стратегий ТОиР (с ограничениями) на уровне однотипных элементов и устройств.

3.5.1. Ограничения только в виде функционала

Выводы по главе 3.

Глава 4. Определение точности проведения операций ТОиР по критериям изменения во времени определяющего работоспособность параметра.

4.1 Определение целесообразности управляющих воздействий в определенный момент времени.

4.2 Определение времени проведения управляющих воздействий по критерию наработки до первого отказа.

4.3 Выбор времени регулирования при неполной информационной обеспеченности.

4.4 Оценка нижней границы риска нарушения работоспособности состояния по результатам испытания (диагностирования).

Выводы по главе 4.

Глава 5. Расчетно - экспериментальные исследования.

5.1 Определение оптимальной стратегии и периодичности ТОиР для разрабатываемых установок.

5.2 Исследования влияния способа вычисления коэффициента готовности на выбор стратегий ТОиР.

5.3 Оценка применимости системы ППР для стиральных машин «Текстима».

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование алгоритмов оптимизации стратегий технического обслуживания и ремонта машин и агрегатов комплекса коммунально-бытовых услуг в районах чрезвычайных ситуаций»

Ежегодно в России происходит десятки тысяч аварий и катастроф природного и техногенного характера, которые наносят огромный экономический ущерб, приводят к гибели людей, наносят вред окружающей природной среде и имуществу граждан. Ситуации, возникающие при авариях и катастрофах, принято называть чрезвычайными. Вопросы жизнеобеспечения населения и их быстрого обслуживания при чрезвычайных ситуациях должны решаться различными организационно-техническими способами, охватывающими как согласованное взаимодействие нескольких стран, так и национальных, региональных, местных и объектных органов. В большинстве развитых стран мира для первичного жизнеобеспечения пострадавшего населения созданы специальные службы (подразделения).

В нашей стране для решения этой задачи при МЧС РФ создается мобильный комплекс первичного жизнеобеспечения (МКЖ) пострадавшего населения в районах чрезвычайных ситуаций, в создании которого принимает участие автор.

Для обеспечения работоспособности систем жизнеобеспечения населения должна быть организована и применена стратегия их технического обслуживания и ремонта (ТОиР). При этом под стратегией технического обслуживания и ремонта понимается любое целенаправленное правило (функция), устанавливающее виды, объем и периодичность операций ТОиР. Основным назначением и содержанием стратегии ТОиР является контроль и поддержание работоспособного состояния на различных стадиях эксплуатации, транспортирования и хранения и восстановление работоспособного состояния до уровня, который обеспечивал бы функционирование технических средств жизнеобеспечения с заданными значениями эксплуатационных параметров в течение каждого цикла применения по назначению.

Поэтому исследование и обеспечение работоспособности технических средств комплекса жизнеобеспечения является актуальной задачей.

Оптимизацию организационной структуры МКЖ целесообразно проводить методом декомпозиции, т.е. путем разбиения основной задачи оптимизации на несколько связанных друг с другом экстремальных задач значительно меньшей размерности (по объектам, стадиям жизненного цикла МКЖ). Разработана модель построения оптимальной организационной структуры. Для решения задачи в данной работе предложено использовать метод блочного линейного программирования. Рассмотрены методические подходы к многокритериальным задачам выбора стратегий ТОиР. Для объектов МКЖ применен лексикографический метод.

Показано, что система ТОиР объектов МКЖ является сложной организационной системой иерархического вида. Разработаны способы оценки уровня централизации и оценки эффективности определенной организационной структуры. Разработана методология синтеза организационной структуры управляемой и управляющей системы ТОиР коммунально- бытового модуля МКЖ. Показано, что для оптимизации стратегий ТОиР объектов МКЖ могут использоваться экономические критерии (ограничения), показатели надежности и полезности (социологические, психологические).

Практическая значимость работы состоит в характеристике прямых и обратных задач оптимизации стратегий ТОиР и условий их применения для объектов МКЖ. Разработаны рекомендации по установлению цепей (функций) оптимизации и системы ограничений.

По результатам выполненных исследований опубликовано 12 печатных работы.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Стельмашенко, Валентин Григорьевич

Общие выводы

1. Обоснованы состав и характеристики мобильного комплекса жизнеобеспечения, проведен анализ требований к состоянию его готовности к операциям технического обслуживания и ремонта. На основании проведенных исследований разработаны нормативные требования к системе технического обслуживания и ремонта машин и агрегатов, входящих в состав мобильного комплекса первичного жизнеобеспечения пострадавшего населения в районах чрезвычайных ситуаций.

2. Разработана методология синтеза организационной структуры управляемой и управляющей системы технического обслуживания и ремонта коммунально- бытового модуля мобильного комплекса жизнеобеспечения. Обоснованы требования к организации системы технического обслуживания и ремонта объектов комплекса.

120

3. Теоретически обоснованы методики решения многокритериальных задач выбора стратегий технического обслуживания и ремонта, обоснован выбор критериев оптимизации стратегии технического обслуживания и ремонта машин и агрегатов мобильного комплекса жизнеобеспечения.

4. Разработаны способы оценки уровня централизации и эффективности организационной структуры системы технического обслуживания и ремонта коммунально- бытового модуля мобильного комплекса первичного жизнеобеспечения. Построены алгоритмы, выражающие зависимость коэффициентов технического использования (готовности) и экономических показателей от вида и периодичности операций технического обслуживания и ремонта. Получены выражения для определения эффективности технического обслуживания и ремонта от оптимизации стратегий.

5. Решены задачи оптимизации алгоритмов стратегий технического обслуживания и ремонта коммунально- бытового модуля мобильного комплекса первичного жизнеобеспечения на уровне элемента, на уровне устройства и последовательной стратегии. Задачи решены для бесконечного и конечного интервала времени.

6. Разработаны и внедрены программы и методики государственных испытаний мобильного комплекса первичного жизнеобеспечения. Определены оптимальные стратегии технического обслуживания и ремонта и периодичности операций технического обслуживания для машин и агрегатов коммунально- бытового модуля мобильного комплекса первичного жизнеобеспечения.

7. Проведена оценка эффективности системы планово-предупредительных ремонтов машин и агрегатов коммунально-бытового модуля на примере стиральной машины «Тексгима».

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Стельмашенко, Валентин Григорьевич, 2000 год

1..Технический проект «Мобильный комплекс первичного жизнеобеспечения пострадавшего населения в районах чрезвычайных ситуаций. Пояснительная записка». - М.: Шифр «Березка», 1996,28 с.

2. Положение о системе планово-предупредительного ремонта оборудования предприятий бытового обслуживания РСФСР. М.: ЦБНТИ, 1985,304 с.

3. Флейшман Б.С. Элементы теории потенциальной эффективности сложных систем. М.: Советское радио, 1971,262 с.

4. Барзилович Е.Ю., Каштанов В.В. Некоторые математические вопросы теории обслуживания сложных систем. М.: Советское радио, 1967,300 с.

5. Дедков В.К., Северцев H.A. Основные вопросы эксплуатации сложных систем. -М.: Высшая школа, 1976,406 с.

6. Кокс Д., Смит В. Теория восстановления. М.: Советское радио, 1967,300с

7. Надежность и эффективность в технике: Справочник Т.5: Проектный анализ надежности /Под ред. В.И. Матрушева и А.И.Рембезы. М.: Машиностроение, 1988, 316 с.

8. З.Ушаков И А Оптимальные задачи надежности. М.: Стандарты, 1968,89с. 14.Бельман Р. Динамическое программирование. - М.: Иностранная Литература, 1960,163 с.

9. Гасс С.А. Линейное программирование. М.: Наука, 1961,248 с.

10. Де Гроот М. Оптимальные статистические решения. М.: 1974,258 с.

11. Данцич Ф. Линейное программирование, его применение и обобщение. М.: Прогресс, 1966,105 с.18.3ангвил У.И. Нелинейное программирование. М.: Советское радио, 1969,212 с.

12. Корбут АО., Филькенштейн Ю.П. Дискретное программирование. М.: Наука, 1969,212 с.

13. Понтрягин Л.Н., Болтянский В.И. и др. Математическая теория оптимальных процессов. М.: Наука, 1969,348 с.21 .Пшеничный Б. А Необходимые условия экстремума. М.: Наука,1969,125с.

14. Саати Т. Целочисленные методы оптимизации и связанные с ними экстремальные задачи. М: Мир, 1973,528 с.

15. Хайлд Д. Методы поиска экстремума. М.: Наука, 1967,285 с.

16. Проников А.С. Долговечность машин. М.: Машиностроение, 1982,212 с.

17. Степанов С.К. Профилактические работы и сроки их проведения. М.: Советское радио, 1972,128 с.

18. Гальперин А.С., Сушкевич М.Ю. Определение оптимальной долговечности машин. -М.: Колос, 1970,187 с.

19. Гальперин АС., Шипков И.С. Прогнозирование числа ремонтов машин. М.: Машиностроение, 1973,218 с.

20. Надежность в технике. Методы определения оптимальной периодичности и объемов технического обслуживания и плановых ремонтов изделий. /МР 226-86. М.: ВНИИНМАШ, 1987,64 с.

21. Методические указания СЭВ по стандартизации. Надежность в технике. Определение оптимальной периодичности технического обслуживания объектов. Общие условия и методы расчета МС 139-87.-М.: ВНИИНМАШ, 1987,87 с.

22. Кубарев АИ., Панфилов Е.И., Хохлов Б.И. Надежность машин и оборудования и приборов бытового назначения. М.: Легпромбытиздат, 1987,258 с.

23. Кубарев А.И. Надежность в машиностроении. М.: Стандарты, 1977,325с.

24. Баронс П.П., Звиедрис А.В., Салениекс Н.К. Надежность и качество механических систем Рига, Авотс, 1983,124 с.

25. ГОСТ Р 22.3.01.94. Жизнеобеспечение населения в чрезвычайных ситуациях. -М.: Стандарты, 1996,12 с.

26. Адлер Ю.П., Маркова Г.П., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальный условий. М.: Высшая школа, 1971,212 с.

27. Агапов А.С. Опыт применения некоторых методов статистической оценки надежности промышленных изделий. Л.: Машиностроение, 1977.

28. Болотин В.В. Применение методов теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений. -М.: Наука, 1971.

29. Браун Э.Д., Евдокимов Ю.А., Чигнидзе А.В. Моделирование трения и изнашивания в ватинах. М.: Наука, 1982.

30. Барзилович Е.Ю., Каштанов В.А. Некоторые математические вопросы теории обслуживания сложных систем. М: Мир, 1971.

31. Барзилович Е.Ю., Каштанов В.А. Организация обслуживания сложной системы при ограниченной информации о надежности. М.: Машиностроение, 1975.

32. Барзилович Е.Ю. и др. Выбор запасного комплекта для обеспечения оптимальной стратегии технического обслуживания. М.: Машиностроение, 1975.

33. Барзилович Е.Ю., Каштанов В.А., Коваленко И.Н. О минимаксных критериях в задачах надежности. -М.: Машиностроение, 1970.

34. Барзилович Е.Ю., Иванов В.И., Степанов Э.Н. и др. Выбор запасного комплекта для обеспечения оптимальной стратегии технической эксплуатации. М.: Машиностроение, 1975.

35. Болышев Л.Н., Смирнов И.В. Таблицы математической статистики. М.: Мир, 1983.

36. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978.

37. Веников В.А. Теория подобия и моделирования. М: Наука, 1976.

38. Веников В.А., Кулиев А.М. Вероятностная трактовка критериев подобия. М.: Наука. 1974.

39. Воскобоев В.Ф. Об оптимальном управлении состоянием технической системы при наличии ограничений. М.: Машиностроение, 1975.

40. Вентцель Е. С., Овчаров JI.A. Прикладные задачи теории вероятностей. М.: Мир, 1983.

41. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев АД. Математические методы в теории надежности. -М: Стандарты, 1965.

42. Кеденцер Б.П. Прогнозирование надежности систем с временной избыточностью. -Киев: Колос, 1978.

43. Кэндел Ж., Стюарт А Многомерный статистический анализ и временные ряды. -М.: Мир, 1976.57 .Крамер Г. Математические методы статистики. М.: Мир, 1975.

44. Кокс Д., Хинк Д. Теоретическая статистика. -М.: Мир, 1978.

45. Карманов В.Г. Математическое программирование. -М.: Мир, 1986.

46. Каргашов Г.Д. Принципы расходования ресурса и их использования для оценки надежности. -М.: Машиностроение, 1984.

47. Лившиц АЛ., Мальц O.A. Статистическое моделирование систем массового обслуживания. М.: Наука, 1978.

48. Лейфер Л.Н. Методы объединения неоднородной информации и их применение в задачах оценивания показателей надежности машин по результатам их испытаний. -М.: Машиностроение, 1982.

49. Лейфер JI.H. Оценка показателей надежности технических систем на основе поэлементного анализа и обработки неоднородных данных. -М.: Машиностроение, 1983.

50. Павленко М.И. Сравнение стратегий обслуживания хранящихся систем. М.: Машиностроение, 1975.

51. Прохоренко В.А., Голиков В.Ф. Учет априорной информации при оценке надежности. Минск: Машиностроение, 1979.

52. Рыжиков Ю.И. Управление запасами при случайном спросе. -М.: Мир, 1977.

53. Надежность и эффективность в технике./ Под редакцией А.И. Рембезы. Справочник-М.: Стандарты, 1986.

54. Судаков P.C. Теория испытаний. -М.: Машиностроение, 1985.

55. Судаков P.C., Северцев H.A., Титулов В.И., Чесноков Ю.М. Статистические задачи отработки систем и таблицы для числовых расчетов показателей надежности. -М.:Мир, 1975.

56. Северцев НА, Шолкин В.Г., Ярыгин ГА Статистическая теория подобия. Надежность технических систем. М.: Стандарты, 1986.

57. Судаков P.C., Тескин О.И., Северцев НА Оценка надежности изделий на этапе конструкторских испытаний. М.: Стандарты, 1974.

58. Соловьев АД. Асимптотическое поведение момента первого наступления редкого события в регенерирующем процессе. -М.: Мир, 1971.

59. Седов Л.И. Методы подобия и размерностей в технике. ML: Машиностроение, 1981.

60. Соловьев АД. Расчет и оценка характеристик надежности. М.: Мир, 1978.

61. Тескин О.И. непараметрическое прогнозирование надежности изделий. М.: Мир, 1973.

62. Ховард Р.Д. Динамическое программирование и марковские процессы. М.: Наука, 1964.

63. Черкесов Г.Н. Надежность систем с временной избыточностью. М.: Стандарты, 1974.

64. А.Ахо, Дж.Хопкрофт, Дж.Ульман, Построение и анализ вычислительных алгоритмов. М.: Мир, 1979,82 с.

65. Э.Дейнгольд, Ю.Нивергельт, Н.Део, Комбинаторные алгоритмы. Теория и практика.-М.: Мир, 1980,181 с.

66. Э.Майника, Алгоритмы оптимизации на сетях и графах. М.: Мир, 1981.

67. Барлоу Р., Хантер Л. Оптимальный порядок проведения профилактических работ. В сб. переводов «Оптимальные задачи надежности» / под ред. И.А. Ушакова. -М.: Стандарты, 1968.

68. Барлоу Р., Хантер Л., Прошан Ф. Оптимальная избыточность при двух типах отказов элементов. В сб. переводов «Оптимальные задачи надежности» /под ред. ИА Ушакова. -М.: Стандарты, 1968.

69. Блэк Г., Прошан Ф. Оптимальное резервирование. В сб. переводов «Оптимальные задачи надежности» / под ред. ИАУшакова. -М.: Стандарты, 1968.

70. Гордон Р. Оптимальное резервирование с целью достижения максимальной надежности. В сб. переводов «Оптимальные задачи надежности» / под ред. И.А. Ушакова. -М.: Стандарты,1968.

71. Гумбель Э. Статистика экстремальных значений. Пер. с англ., под ред. Д.М. Чи-бисова. -М.: Мир, 1965

72. Barlow R.E., 1962, Repairman Problems, Studies in Applied Probability and Management Science, Chap. 2, edited by Arrow, Karlin, and Scarf, Stanford University Press, Stanford, Calif.

73. Barlow R.E., and F.Proschan, 1964, Comparison of replacement policies, and renewal theory implications, Ann. Math. Statist., v. 35, № 2, p. 577-589.

74. Birnbaum Z.W., J.D.Esary, and S.C.Saunders, 1961, Multicomponent systems and structures and their reliability, Technometrics, v.3, №1, p.55-77.

75. Derman C., 1962, On sequential decisions and Markov chains, Management Science, v.9,№l,p,16-24.

76. Derman C., 1963, Stabl sequential control rules and Markov chains, J.Math. Analysis and Applications, v.6, №2, p.257-265.127

77. Esary J.D., and F Proschan, 1963, Relationship between system Mure rate and component failure rate, Technometrics, v.5, №2, p. 191-209.

78. Parsen E., 1962, Stochastic Processes, Holden day, San-Francisco, Calif.

79. Flehinger B J., 1962, A general model for the reliability analysis of systems under various preventive maintenance policies, Ann. Math. Statist., v.33, №1, p.137-156.

80. Hanne J.R., 1962, Optimizing simple circuity for reliability and performance by Mure mode, Applications and Industry, American Institute for Electrical Engineers.

81. Karlin S., 1963, Total positivity and convexity preserving transformations, Proceedings of Symposia in Pure Matematics, vol. VII, Convexity. American Matematical Society.

82. Karlin S., 1964, Total positivity, absorption probabilities, and application, Trans. Amer. Math. Soc., v.m, №1, p.33-107.

83. Rander R., and D.W. Jorgenson, 1963, Opportunistic replacement of a single part in the presence of several monitored parts, Management Science, v. 10, №1, p. 70-84.