Описание технических систем с учетом закона их развития

Первая задача решается для статической системы, вторая - для динамической, но при решении любой из них необходимо сравнение достигаемого состояния системы с критерием (или критериями) оптимальности ее состояния.

В общем случае могут существовать несколько критериев оптимальности разных уровней, поэтому могут быть не один, как на рисунке, а несколько контуров обратной связи.

Таким образом, нами рассмотрены объекты (машины и технологическое специальное оборудование) как явления во взаимосвязи явлений, факторов и процессов, определяющих этапы изготовления, эксплуатации и развития технических систем на основных этапах жизненного цикла продукции.

Список используемой литературы

1.Хубка В. Теория технических систем / В. Хубка - М.: Мир, 1987.- 208 с.

2. Старов В. Н. Моделирование технических систем с учетом технологической наследственности объектов машин и оборудования / В. Н. Старов, М. Н. Краснова.- Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2010. - 140 с.

ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ С УЧЕТОМ ЗАКОНА ИХ РАЗВИТИЯ

В. Н. Старов, д. т. н., профессор

А. В. Гуров

Воронежский институт ГПС МЧС России, Воронеж

В. Ф. Лазукин, д. п. н., профессор А. Н. Внуков, к. т. н.

Военный учебно-научный центр ВВС «ВВА»

Исследованы технические системы специального назначения (ССН) как объект эксплуатации и предпринята попытка указать основной закон развития технических систем в их жизненном цикле.

Любые технические системы (ТС) специального назначения, например, самолеты, автомобили, БТР, а также любое технологическое оборудование (измерительные посты, комплексы управления и др.) являются сложными объектами или системами специального назначения - (ССН), или объекты специального назначения - (ОСН).

Совокупность свойств, составляющих качество ТС ССН, проявляется в полной мере только в сфере ее применения в соответствии с целевым назначением изделия. Поэтому любая машина выступает также, как часть средства труда, участвующих в производственном процессе.

В процессе эксплуатации ТС ССН ее исходные свойства изменяются вследствие физического износа ее элементов или по иным причинам. Темпы

этих изменений зависят от исходных свойств систем и ее элементов, прежде всего таких, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность, а также от условий их использования (интенсивности и продолжительности эксплуатации, уровня квалификации персонала, уровня организации и качества процесса технического обслуживания и ремонта ССН). Безусловно, учитываются воздействия внешних нагрузок, например, в виде повреждений, полученных при участии в боевых действиях и т. п. В соответствии с этим будет изменяться эффективность использования ТС ОСН и эксплуатационного процесса, в котором она применяется. Это выражается прежде всего в том, что по мере изнашивания снижается производительность ОСН и повышаются затраты на ее эксплуатацию.

Известно [1], что на эксплуатационные показатели изделий машиностроения большое влияние оказывает технологическая наследственность (ТН), формирующаяся в процессе создания любого узла машины или ОСН.

Учет происходящего снижения эксплуатационного технико-экономического уровня kyt3 ТС ОСН (для года эксплуатации Э может быть

осуществлен по следующей формуле [2]:

Ь _ ßT ' ßГ ' ßfi ' ßBt3

kyt3~ m—2 ,

(aT + aTP )• knt3 + ^ aj 1

где kBt3 - коэффициент, характеризующий снижение времени полезного использования ОСН; aT - доля затрат на топливо и смазочные материалы в годовых приведенных затратах на начальный год эксплуатации машины; aTP - доля затрат на техническое обслуживание и ремонты (восстановление) в годовых приведенных затратах на начальный год эксплуатации ОСН; кИ(з - коэффициент, характеризующий повышение затрат на топливо, смазочные материалы, техническое обслуживание и ремонты.

Для одной и той же модели коэффициенты ßT, ßГ, ßÄ могут быть const и

m—2

^aj = const, при ts=0 кИ1з = 1 выражение (1) имеет запись:

k

=—-^--г.

_ _ 3

y 1 +

Используя показатель km и зная возраст ТС ОСН, можно для каждого года (периода) эксплуатации установить технико-экономический уровень ОСН по выражению (2).

Таким образом, исходя из темпов снижения первоначального технико-экономического уровня ОСН, можно устанавливать эффективные сроки службы ОСН и эффективную длительность межремонтных циклов. Однако в этих формах нет учета фактора технологической наследственности. При прогнози-

ровании технико-экономического уровня ОСН анализ его поведения в конкретных условиях эксплуатации позволяет выделить наиболее существенные параметры, характеризующие эти условия, выделить из них, неизменяющиеся и изменяющиеся во времени. Так можно сформировать характеристики прогнозной сферы эксплуатации с учетом требований к ОСН как объекту эксплуатации.

В этом аспекте целесообразно ограничиться анализом системы «производственный процесс». Эту систему следует анализировать с двух точек зрения: 1) система «средства труда (ОСН) - человек - предмет (объект) труда»; система «технологический процесс - вспомогательный процесс» [3]. В обоих случаях формируются эксплуатационные требования к ТС ССН со стороны человека-оператора и изделия (объекта) труда с учетом технологической наследственности.

По нашему мнению, одним из основных законов развития любого изделия или ТС ССН являются основные взаимосвязи эксплуатационных показателей, а они, как говорилось выше, зависят во многом от технологической наследственности системы. При этом следует учитывать также то, что при изменении одного показателя (даже наиболее важного) его влияния на рост обобщенного показателя постепенно затухает из-за ограничений, создаваемых другими показателями, которые остаются неизменными. Поэтому выделить строго один доминирующий закон затруднительно.

Укажем также то, что постоянный темп роста обобщенного показателя может быть при одновременном и пропорциональном изменении всех показателей, входящих в систему. Однако до настоящего времени в технической литературе нет четко указанных взаимосвязей показателей ССН с технологической наследственностью, обычно для каждого случая рекомендуются частные методики.

Если оценивается конкретная ТС с определенными значениями эксплуатационных показателей, то обычно каждый из них имеет постоянную весомость. При этом, если в новой ТС, по сравнению с базовой, изменен хотя бы один показатель, то изменяются весомости всех показателей, входящих в иерархию. Из системологии [4] известно, что описанное выше явление затухания влияния одного показателя на обобщенный обычно характеризуется показательными или экспоненциальными зависимостями, имеющими участок насыщения.

Эта зависимость выглядит так:

(х

— = kx, (3) dt ^

где k - относительная скорость роста х есть константа, характеризующая (в среднем) отклики потребителя на изменения облика ТС. Она равна

к = 1. .

х а

Решение дифференциального уравнения (4) имеет вид:

х = аек,

где a - постоянная, характеризующая некоторый начальный уровень характеристики х.

При резком изменении внешних условий более приемлем закон вида [3]:

I=/

где кроме стимулирующих факторов (х+) имеются и сдерживающие факторы (х_). В этом случае рост характеристики х ограничивается некоторым уровнем Ь, тогда закон (6) примет вид:

— = k • х • (Ь _ х), (к>0, 0<х<Ь) (7) &

Тогда развитие ТС можно описать дифференциальным уравнением вида

[4]:

где / (х) - функция, описывающая состояние ТС в любой момент времени;

g+( ?) - функция, описывающая стимулирующее развитие системы во времени

с учетом технологической наследственности.

Представленные в данной работе исследования позволяют определить основные характеристики развития системы. Предложенная постановка вопроса в некоторой степени отражает поведение ТС в жизненном цикле изделия, но не отражает влияния полного влияния технологической наследственности ТНО на ее разных стадиях изготовления и эксплуатации. Это требует углубленных исследований. В работе показано направление учета и проявления технологической наследственности при постановке задачи развития технической системы ТСжци, но для полного описания систем требуются иные методики, которые необходимо далее разработать.

Список используемой литературы

1. Ящерицын П. И. Технологическая наследственность в машиностроении / П. И. Ящерицын, Э. В. Рыжов, В. И. Аверченков.- Мн.: Наука и техника, 1977. - 256 с.

2. Крагельский И. В. Трение и износ / И. В. Крагельский. - М.: Машиностроение, 1993. - 480 с.

3. Старов В. Н. Моделирование технических систем с учетом технологической наследственности объектов машин и оборудования / В. Н. Старов, М. Н. Краснова.- Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2010. - 140 с.

4. Бочков А. П. Модели и методы управления развитием технических систем / А. П. Бочков, Д. П. Гасюк, А. Е. Филюстин. - Спб.: Союз, 2003. - 288 с.