Теоретические предпосылки оптимизации системы технического обслуживания зерноуборочных комбайнов

АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

УДК 631.354.2

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ОПТИМИЗАЦИИ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ

А.И. Ряднов, доктор сельскохозяйственных наук, профессор О.А. Федорова, кандидат технических наук, доцент А.В. Захаров, инженер

ФГБОУ ВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия

Предложены теоретические зависимости расчета удельной трудоемкости технического обслуживания зерноуборочных комбайнов, дано условие оптимальной производственной мощности системы технического обслуживания.

Ключевые слова: техническое обслуживание, технический сервис, зерноуборочный комбайн, затраты на техническое обслуживание.

Задачи технического обслуживания (ТО) зерноуборочных комбайнов (далее комбайнов) многообразны, также многообразны и способы их решения. Однако решение должно быть таким, чтобы производительность комбайнов была максимально возможной, что позволит завершать уборку в оптимальные агротехнические сроки, а затраты на ТО должны компенсироваться увеличением

производительности.

В процессе использования комбайнов в систему ТО поступают требования на обслуживание. В связи с тем, что объектов в системе ТО несколько (заправщики, агрегаты ТО и т.д.), обслуживание комбайнов осуществляется, в общем случае, по ряду каналов. Кроме того, если в момент поступления требований все каналы заняты обслуживанием ранее поступивших комбайнов, то вновь поступившая машина становится в очередь на обслуживание.

Отмеченные выше предпосылки позволяют представить схему системы обслуживания комбайнов, рис.1.

1

к

Д 5н нн

(Ґ Л О К Он 5 К О ей 2

ю ю 2 2 ° к щ а к 00

її

Тоток требований

1

т

Очередь

к к

Э

2 _

сЗ XI

со

К

* аЗ

И

о ю

О

Рисунок 1 - Схема системы обслуживания комбайнов

К потоку требований отнесем следующие допущения: этот поток стационарен, ординарен и в нем отсутствуют последствия [1]. Поток требований в этом случае простейший.

При уборке зерновых культур важнейшим требованием является проведение работ в оптимальные агротехнические сроки. Растягивание сроков уборки влечет увеличение потерь зерна. Исходя из этого положения, система ТО комбайнов должна быть экономически целесообразной. В связи с этим, необходимо определить оптимальное количество средств ТО с учетом их зоны обслуживания и оптимальный уровень концентрации системы ТО, установить оптимальное соотношение затрат на развитие технического сервиса и потерь, связанных с простоями комбайнов. При этом необходимо учесть уровень надежности комбайнов, от которого зависит, в первую очередь, интенсивность потока требований, поступающих в систему ТО, форму собственности и организационную структуру хозяйства.

На уровне производственных подразделений предусматривается организация дилерских пунктов, которые могут быть как автономными, так и в составе хозяйств различной форм собственности, как стационарными, так и мобильными. Дилерские пункты связаны в своей деятельности с районными дилерами, которые, в свою очередь, работают с головными (областными) дилерами, а последние - с заводами-изготовителями, службами фирменного сопровождения и заводами по ремонту комбайнов.

Эффективность уборки зерновых культур зависит от многих факторов: затраты труда и денежных средств на уборку, темп уборки, определяемый производительностью уборочных машин, уровнем их надежности и другим [3]. Все эти факторы, как правило, определяются условиями функционирования комбайнов.

В связи с этим, эффективность ТО зерноуборочной техники как составной части уборки зерновых культур необходимо рассматривать как комплексное свойство, учитывающее совокупность различных факторов. При этом, очевидно, необходимо решать компромиссную задачу.

Предположим, что трудоемкости устранения отказов и ТО комбайнов Дон-1500Б связаны зависимостью:

50=а/5ь,

где 50,5 - средние удельные трудоемкости устранения отказов и ТО, а, Ь - эмпирические коэффициенты.

При этом коэффициенты а и Ъ определяются по результатам эксплуатации комбайнов.

Суммарная удельная трудоемкость равна

S,.=S0+S=

Определим минимум Sx классическим способом, т.е.

dS^/dS = Sb+1 -аЪ

а затем, приравнивая дифференциал к нулю, получим минимум трудоемкости на проведение ТО при Sx —> min

S = b+^b .

По выражению (3) можно определить удельную трудоемкость ТО комбайнов, но только с учетом минимальных затрат труда на ТО и на устранение отказов.

Суммарные затраты денежных средств на ТО и устранение отказов

равны

3z=

где х0 и г - средняя оперативная трудоемкость устранения одного отказа и операции ТО, с и г - средние затраты денежных средств на устранение одного отказа и проведение операции ТО.

С учетом зависимости (1), получим

Зх=

Продифференцировав выражение (5) по S, получим

dS/dS =

Из выражения (6) получим S при U—> min

S = ь+^аЬст/гт0 .

Полученная зависимость (7) может использоваться для расчета удельной трудоемкости ТО комбайнов.

Таким образом, при определении удельной трудоемкости ТО комбайнов необходимо проводить совместный анализ двух критериев: минимум суммарных затрат труда и минимум затрат денежных средств на ТО и устранение отказов.

Рассмотрим систему ТО и ремонта комбайнов как замкнутую систему массового обслуживания с ожиданием [2].

Каждый комбайн порождает поток заявок на ТО и ремонт. При эксплуатации комбайна поток заявок на устранение неисправностей и отказов поступает к комбайнеру. Во время остановки комбайна комбайнер выявляет неисправность или отказ. Если возможно, он устраняет неисправность или отказ с вероятностью Poi- В случае невозможности этого сделать комбайнер сообщает об этом мастеру-наладчику, т.е. выполняет функцию диспетчера. Затем мастер-наладчик проводит диагностику комбайна, после чего устраняет неисправность или отказ с вероятностью Р02 В сложной ситуации он через руководителя уборочно-транспортного звена (комплекса) или диспетчера хозяйства обращается за помощью к выездному звену ремонтно-

обслуживающего предприятия, которое устраняет отказ с вероятностью Роз- В случае, если комбайн находится на гарантийном обслуживании, то приглашается представитель завода-изготовителя.

При одновременной эксплуатации нескольких комбайнов возникает ряд заявок. В этом случае возможна очередь на обслуживание.

Суммарный поток (А) требований на ТО и ремонт от всех комбайнов хозяйства, можно представить в виде:

П П П П

Л — тоЩ +^^1АТо-иЩ 'У'.^то-ъЩ ^

;=1 ;=1 ;=1 ;=1

где /-к г,,,, '/.[. ,_|'/.[. ,_2 - соответственно поток требований на I -е ежесменное, первое и второе ТО; ХР1 - поток требований на ремонт I -го комбайна; т - число комбайнов 1-ой марки в парке; п - число комбайнов в парке.

Система ТО комбайнов находится в возможных различных состояниях, которые могут быть представлены в виде графа состояний (рис. 2).

Очереди нет 1ПА. (т-1 )А (т-2) А, X

Рисунок 2 - Г раф возможных состояний одно канальной системы

массового обслуживания по устранению отказов комбайнов:

0 - все комбайны исправны и звено мастеров-наладчиков простаивает;

1 - имеется один отказ и он устраняется; 2 - имеется два отказа, из которых один устраняется, а другой ожидает своей очереди; ш - отказали все машины, из которых одна обслуживается, а остальные ожидают очереди

Суммарная плотность потока X будет складываться из отказов комбайнов различных марок, участвующих на уборке зерновых культур данного хозяйства. При этом необходимо учесть, что часть отказов, как правило, отказов третьей группы сложности, устраняют мастера-наладчики выездного звена. В этом случае суммарная плотность потока равна

где kom - доля отказов зерноуборочных комбайнов, устраняемых выездным звеном; toI to2, to„ - соответственно средние наработки на отказ зерноуборочных комбайнов 1-й, 2-й, п-й марки.

Интенсивность обслуживания определяется из выражения

/u = Ht06,

где t об - средняя продолжительность устранения одного отказа.

Для мобильных средств ТО и ремонта

t об = t 3 + t П + 1 пер +t в = t 3 + t п + ^ер + t в ,

v~

пер

где I ; - время от возникновения отказа до поступления заявки; t „ - время подготовки звена к выезду; } ~ продолжительность переезда; t в - продолжительность

восстановления работоспособного состояния; 1пер и у - расстояние и скорость переезда звена.

Вероятность поступления требований за промежуток времени t\

к\

где к - число требований за промежуток времени t.

Для определения производственной мощности системы ТО при различных вариантах годовой нагрузки на один комбайн необходимо сопоставить потери из-за простоя комбайнов и затраты на содержание системы обслуживания. Обозначим СК ущерб от простоя комбайна в течение часа, а Сато стоимость содержания одного канала обслуживания также в течение часа. Тогда оптимальная производственная мощность системы ТО должна удовлетворять следующему условию [1]:

СКЮ + СМож. + СатоМ = min ,

где О - продолжительность обслуживания, М - число каналов обслуживания в

системе.

Первое слагаемое характеризует средний ущерб от простоя комбайнов, непосредственно подвергающихся обслуживанию. Вторым слагаемым оценивается ущерб от простоя комбайнов в ожидании обслуживания. Третье определяет затраты на содержание системы

обслуживания, которые приняты пропорциональными числу каналов в системе.

Построив зависимости по условию (13) для различных вариантов средней годовой нагрузки на один комбайн, можно выявить нагрузку на комбайн, при которой будут минимальные суммарные издержки при ТО. Кроме того, данные зависимости позволят определить число передвижных средств ТО при различных вариациях количества комбайнов в хозяйстве.

Библиографический список

1. Павлов, Б.В. Проектирование комплексной механизации сельскохозяйственных предприятий [Текст] / Б.В. Павлов, П.В. Пушкарева, П.С. Щеглов. - М. : Колос, 1982. -288 с.

2. Привалов, П.В. Теоретические основы разработки методики технического сервиса сельскохозяйственных машин [Текст] / П.В. Привалов, Е.А. Яворская, Г.С. Сидоров // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -2002. -№ 11. -С. 4-5.

3. Ряднов, А.И. Методика оценки эффективности технического облуживания зерноуборочных комбайнов [Текст] / А.И. Ряднов, О. А. Федорова, А.В. Захаров //Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. -2008. - №4(12). - С. 183-190.

E-mail: alex.riadnov@mail.ru