книги из ГПНТБ / Теоретические основы эксплуатации средств автоматизированного управления учебник

30

1)время контроля заданной группы контролируемых парамет­ ров t* ;

2)время определения состояния аппаратуры t* , представ­

ляющее собой время от начала контроля до принятия какого-либо решения о состоянии аппаратуры (исправна или неисправна).

Для характеристики процесса ремонта основным критерием яв­ ляется время ремонта Ѳ* , отсчитываемое от момента возникнове­ ния отказа до момента полного восстановления работоспособности данной аппаратуры.

Для характеристики процесса технического обслуживания основ­ ным временным критерием является время выполнения регламентных работ данного срока их проведения tpp .

Аналогично оценивается и приспособленность аппаратуры к пе­ реводу ее из состояния в состояние. Количественной мерой в этом случае является время перевода tfj из состояниям в состояние^.

Очевидно, что время контроля представляет собой длитель­ ность выполнения работы фиксированного объема, а время опреде­ ления состояния и время ремонта - длительность выполнения ра­ бот случайного объема. Регламентные работы и операции перевода из состояния в состояние в зависимости от того,включаются в них операции ремонта или нет, могут иметь как случайный, так и фик­ сированный объем.

Производительность труда обслуживающего персонала является в общем случае случайной. Это объясняется различием в умствен­ ных и физических способностях людей, уровне их квалификации, опыте работы на данной аппаратуре, а также влиянием внешних условий, морального состояния, усталости и т. д.

Таким образом, перечисленные временные критерии являются случай­

ными величинами и должны оцениваться законами их распределения или числовыми характеристиками этих законов. Наиболее простой и часто употребляемой характеристикой является среднее значение (математическое ожидание) соответствующей случайной величины. В случаях, когда одного среднего значения оказывается недоста­ точно, используются числовые характеристики более высоких по­ рядков, в первую очередь дисперсия. Иногда оказывается более удобным использовать гарантированные оценки случайной величи­ ны, представляющие собой уровень, который случайная величина не превзойдет с заданной вероятностью.

31

І iâ(t)dt = P.

о

Знанием двух числовых характеристик удается скомпенсиро­ вать недостаточность каждой из оценок в отдельности и доста­ точно хорошо описать основную характеристику - закон распре­ деления случайной величины.

Кроме указанных критериев часто используются вероятност­ ные критерии, представляющие собой вероятность выполнения рас­ сматриваемых операций за заданное время. Большое значение име­ ет зависимость этой вероятно­ сти Р(Ц) от длительности за­ данного интервала времени £ .

Эта функция представляет со­ бой интегральный закон рас­ пределения интересующей нас величины. Для времени ремон­ та такая зависимость получи­ ла название функции ремонто­ пригодности.

Для планирования важно знать, как изменится вероят­ ность выполнения операций

при изменении числа выполняющих их специалистов.

По опытным данным зависимость среднего времени ремонта от числа специалистов одинаковой квалификации, занятых выполнени­ ем ремонта одного образца техники, имеет вид, показанный на рис.3 .1 .

На приведенной кривой можно отметить две характерные точки: минимальное число специалистов птіп , необходимых для ремонта данного образца техники, и максимальное число специалистов птах, увеличение за пределы которого практически не изменяет средне­ го времени ремонта. Очевидно, что подобные зависимости сущест­ вуют и для временных показателей других операций.

Наиболее полно зависимость вероятности выполнения операций контроля, ремонта, технического обслуживания и перевода из со­ стояния в состояние от числа специалистов может быть задана в виде сетки кривых интегрального закона распределения Р {^,п), параметром которого является число специалистов п .

Для оценки экономической стороны можно использовать стои-

32

мостъ контроля, ремонта или технического обслуживания. Эта ве­ личина должна включать в себя стоимость рабочей силы, расходных материалов, электроэнергии, амортизационную стоимость контроль­ но-измерительных приборов, инструмента, оборудования и т .д . В ряде случаев сюда следует добавить стоимость ущерба, вызванно­ го простоем аппаратуры.

Очевидно, что величина стоимости зависит от организации ра­ бот, числа и квалификации специалистов, состава ЗИП и других факторов. Следовательно, эта величина является случайной и тре­ бует знания ее закона распределения. Однако, ввиду недостатка данных, наиболее часто используется среднее значение этой вели­ чины.

Средняя стоимость ремонта может быть использована для деле­ ния аппаратуры на ремонтируемую и неремонтируемую. Верхней гра­ ницей этого деления является равенство средней стоимости ремон­ та и стоимости изготовления нового образца. Если Ср > Сизг ,то , очевидно, экономически более выгодно изготовить новый образец, чем ремонтировать старый. Следовательно, при Ср > Сизг аппара­ туру можно считать неремонтируемой.

Однако такое простое решение вопроса не всегда должно иметь место потому, что при этом не приняты во внимание следующие об­ стоятельства:

а) новый образец техники имеет большую долговечность, чем восстановленный, поэтому граница между ремонтируемой и неремон­ тируемой системой должна проходить при Ср* Сизг 1

б) новый образец техники требует для хранения больших мате­ риальных затрат, чем хранение ЗИП, что передвигает границу меж­ ду ремонтируемой и неремонтируемой техникой в обратную сторону;

в) процесс ремонта техники может отличаться по времени от процесса ввода нового образца в строй в любую сторону, что в соответствующем направлении сдвигает рассматриваемую границу.

Если учесть еще ряд других соображений, например наличие производственных мощностей, необходимых для выпуска дополни­ тельной продукции, то станет очевидным, что о границе между ре­ монтируемой и неремонтируемой системами можно сказать лишь сле­ дующее: если Ср» Сизг , то аппаратуру следует считать неремон­ тируемой, а если С р « Сизг , то ремонтируемой. Это правило от­ носится не только к аппаратуре в целом, но и к отдельным ее устройствам, блокам и элементам.

Когда соотношение Ср и Сизг не столь очевидно, то решение

33

должно приниматься как с учетом приведенных, так и дополнитель­ ных соображений для каждого вида аппаратуры связи и боевого управления в отдельности.

К числу стоимостных критериев эксплуатационной технологич­ ности следует отнести также относительные стоимости комплектов ЗИП и контрольно-измерительной аппаратуры (КИА), которые можно

Перечисленные выше критерии могут считаться основными при оценке эксплуатационной технологичности аппаратуры автоматизи­ рованного управления и связи. Для исследования отдельных вопро­ сов эксплуатационной технологичности мргут использоваться и до­ полнительные критерии.

При решении задач контроля, ремонта, технического обслужи­ вания и перевода из состояния в состояние методами теории мас­ сового обслуживания существенную помощь может оказать введение интенсивностей выполнения соответствующих операций.

Для сравнения по эксплуатационной технологичности образцов аппаратуры, имеющих одинаковое назначение, но различное конст­ руктивное решение и число элементов, удобно пользоваться удель­ ными показателями, представляющими собой отношение среднего вре­ мени контроля, ремонта, технического обслуживания или перевода

Рассматривая процесс контроля, ремонта и технического об­ служивания аппаратуры, можно разбить его на ряд операций, каж­ дая из которых характеризуется своей длительностью. Число вы­ деляемых операций может быть различным в зависимости от под­ робности деления, что, в свою очередь, определяется постанов­ кой задачи исследования.

34

В общем случае время ремонта можно разделить на три состав­ ляющие:

1)время установления факта наличия отказа Ѳ ^ ;

2)техническое время ремонта Ѳтм.,куда входят время подготовки техники к ремонту, время подготовки КИА и инструмента, время отыскания отказа, время его устранения и время, израсходован­ ное на послеремонтный контроль и регулировку;

3)непроизводительные потери времени Ѳн п .

Время контроля, время выполнения регламентных работ и вре­ мя перевода из одного состояния в другое могут быть разбиты на следующие составляющие:

1)техническое время;

2)непроизводительные потери времени.

Такое разделение является весьма полезным, так как изучение соотношения между техническим временем и непроизводительными по­ терями позволяет выяснить, на какую сторону эксплуатационной технологичности (техническую или организационную) следует об­ ратить внимание в первую очередь. Американские данные, приве­ денные в работе [9 ], показывают, что для радиоэлектронной ап­ паратуры непроизводительные потери времени почти в четыре ра­

и о технической стороне. Техническое время ремонта современных радиоэлектронных систем достаточно велико. По тем же данным оно составляет для радиопередатчика 3,75 час, а для радиолокатора

3,77 час.

Анализ сведений о ремонте показывает, что удельный вес от­ дельных составляющих технического времени ремонта неодинаков. При этом наибольшее время занимает процесс обнаружения неисправ­ ных элементов, несколько меньшее время - процесс подготовки ра­ бочего места и оборудования к ремонту. Очевидно, что на решение

35

этих вопросов нужно обращать внимание в первую очередь. Для выработки рекомендаций по улучшению технической сторо­ ны эксплуатационной технологичности необходимо провести рас­

членение технического времени на отдельные составляющие, соот­ ветствующие различным операциям. В настоящее время наиболее ча­ сто используются следующие составляющие технического времени контроля, ремонта и технического обслуживания:

1. Время подготовки рабочего места, т .е . время, необходи­ мое на подготовку инструмента, КИА, источников питания, расход­ ных материалов и т .п .

2. Время подготовки аппаратуры к последующим операциям.

3. Время, затраченное на контроль параметров (для случая контроля), отыскание неисправных элементов (для случаев ремон­ та) или на контроль и отыскание неисправных или ненадежных эле­ ментов (для случаев технического обслуживания).

4. Время, израсходованное на обеспечение рабочего места не­ обходимым имуществом из комплекта ЗИП или расходными материа­ лами.

5. Время, необходимое для устранения отказа. При устране­ нии потенциальных отказов при техническом обслуживании под вре­ менем устранения будем понимать время замены ненадежных элемен­ тов или время регулировки с целью возвращения выходного пара­ метра в границы поля допуска.

6. Время послеремонтной регулировки, потребное на послеремонтную регулировку и проверку ремонтируемого оборудования с целью подтверждения его исправности при условии, что данная

раций (приведение аппаратуры в первоначальное состояние, убор­ ку рабочего места и т .п .) .

9. Время заполнения документации.

Опыт эксплуатации показывает, что перечисленные составляю­ щие являются случайными величинами. Для каждой из них можно найти закон распределения, однако на практике обычно ограни­ чиваются анализом только средних значений составляющих.

36

Непроизводительные затраты времени можно характеризовать коэффициентом простоя

показывающим, какую в среднем долю общего времени выполнения операций контроля, ремонта или технического обслуживания зани­ мают непроизводительные затраты времени. Как следует из таблиц, коэффициент простоя при текущем ремонте радиоэлектронной аппа­ ратуры, по американским данным I960 года, равен для радиопере­ датчика 0,917 и для радиолокатора 0,46.

§ 3 .2 . ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ВЕЛИЧИНУ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ

Все многообразие факторов по сфере их влияния может быть разделено на четыре группы: схемные, конструктивные, квалифи­ кационные и организационные. Изучение влияния различных факто­ ров позволит разработать конкретные рекомендации по проектиро­ ванию, конструированию и организации эксплуатации. Для разра­ ботки таких рекомендаций большое значение имеет количественная оценка степени влияния различных факторов, однако в настоящее время не все факторы исследованы в степени, достаточной для количественного описания.

К схемным факторам относятся: назначение аппаратуры, ее сложность, схемное решение, повторяемость узлов, каскадов и элементов, наличие встроенных контрольно-измерительных прибо­ ров, а также степень автоматизации процессов контроля, поиска неисправностей и прогнозирования отказов.

Назначение аппаратуры и ее сложность, с одной стороны,опре­ деляют требования к ее эксплуатационной технологичности, а с другой - ее рабочие характеристики.условия же размещения и эксплуатации определяют возможную квалификацию обслуживающего персонала, организацию ремонта и технического обслуживания и ряд других факторов, обусловливающих величину критериев экс­ плуатационной технологичности.

Часто в радиоэлектронной аппаратуре можно встретить не­ оправданное с точки зрения надежности и ремонтопригодности раз­ нообразие схемных решений каскадов, выполняющих одну и ту же (функцию. Это сильно затрудняет процесс отыскания неисправно­

Последнее обстоятельство можно наглядно проиллюстрировать следующим примером. Пусть в аппаратуре имеется 100 радиоламп. Определим при различном числе типов ламп состав ЗИП, обеспечи­ вающий вероятность нормального функционирования аппаратуры в те­

Наличие встроенных контрольно-измерительных приборов облег­ чает процесс контроля и позволяет локализовать место возникно­ вения отказа. Наличие рационально выбранных контрольных гнезд для подключения приборов в сильной степени облегчает процесс отыскания отказавших элементов.

Решение задачи предварительной локализации отказа возмож­ но либо введением в состав каждого устройства или блока встро­ енных контрольно-измерительных приборов, либо созданием едино­ го комплекта встроенной контрольно-измерительной аппаратуры, позволяющей контролировать выходные параметры и необходимое число параметров устройств и блоков. С точки зрения веса, га­ баритов, стоимости и удобства использования второй метод бо­ лее предпочтителен.

Широкие возможности в этом смысле открывает автоматизация процессов контроля, поиска неисправности и прогнозирования от­ казов. Их быстродействие, точность и достоверность, а также то, что применение автоматических систем контроля позволяет умень­ шить необходимое число обслуживающих специалистов, в ряде слу-

38

чаев окупают большую их стоимость по сравнению с комплектом неавтоматических приборов.

По американским данным, применение систем автоматического поиска вдвое снижает необходимое количество квалифицированных специалистов. Среднее же время ремонта уменьшается не менее чем в 3 - 5 раз,

К конструктивным факторам относятся: общее конструктивное решение аппаратуры, ее размещение в кузове или помещении, рас­ положение приборов, органов регулировки и контрольных гнезд, наличие маркировки элементов, удобство доступа к ним и ряд других.

Наиболее удобно производить контроль работоспособности и поиск отказавших элементов при делении аппаратуры на блоки со­ гласно функциональной схеме (приемник, передатчик и т . д . ). В этом случае время обнаружения неисправности сокращается пример­ но в два раза (рис.3 .2 ). Однако необходимо учитывать, что все необходимые при ремонте манипуляции с блоком должен выполнять один человек. Это накладывает определенные весовые ограничения на блоки. Расположение аппаратуры должно обеспечивать выдвиже­ ние блоков только вперед, где должно быть пространство не менее 0,88 м3 , минимально необходимое для работы оператора.

Расположение приборов в сильной степени определяет ско­ рость контроля. Лучше, если они размещаются по горизонтали на уровне глаз оператора, поскольку в этом направлении движение

39

глаз более эффективно. Наиболее важные приборы должны распола­ гаться в центре панели.

Контрольные гнезда могут либо все выводиться на переднюю панель, либо располагаться покаскадно, вблизи каждого каскада, но в удобных, хорошо доступных местах.

Удобный доступ к элементам, установка их таким образом#чтобы хорошо были видны их номиналы, хорошо различимая маркировка элементов, а также проводов в кабелях, жгутах и на разъемах значительно облегчают процесс поиска неисправностей (рис.3 .3 ) .

К квалификационным факторам относятся: подготовленность личного состава, опыт работы на данной технике, моральное со­ стояние и заинтересованность личного состава, квалификация ко­ мандного состава.

Подготовленность личного состава включает в себя определен­ ный комплекс теоретических знаний и практических навыков, необ­ ходимых для работы на технике. Теоретическая и практическая под­ готовка личного состава тесно связаны между собой и взаимно до­ полняют друг друга. Благодаря большому опыту работы на данной аппаратуре оператор неизбежно приходит к оптимальным маршрутам проверок, обеспечивающим быстрое отыскание неисправности.

Срок, по истечении которого персонал можно считать доста­ точно опытным, в сильной степени зависит от его теоретической и практической подготовленности и организации процесса обуче­ ния. Например, оптимизация процесса поиска неисправностей на­ ступает через 2 - 3 года работы на данной системе, тогда как оператор, имеющий хорошую теоретическую подготовку, может са­ мостоятельно составить оптимальную программу действий при по­ иске неисправностей после того, как он досконально изучил прин­ ципиальную схему станции и особенности ее конструкции. На изу­ чение этих вопросов обычно уходит 2 - 3 месяца.

Показатели производительности труда у любого человека за­

части, где лучше поставлена воспитательная работа, где каждо­ му специалисту настойчиво и терпеливо разъясняют необходимость сокращения времени и стоимости выполнения всех операций, где каждый специалист будет понимать, к каким результатам приведет его качественный труд.

Квалификация командного состава определяет квалификацию