Расчет работоспособности технологических линий
Работа любого технологического оборудования оценивается по производительности, качеству продукции и затратам на производство единицы продукции. Для прогнозирования работы оборудования и управления технологическим процессом важно знать, как изменяются эти показатели с течением времени. Свойство технологического процесса сохранять показатели точности в заданных пределах в течение некоторого времени называется стабильностью технологического процесса. Когда речь идет об оборудовании, его свойство сохранять свои показатели в заданных пределах называется надежностью.
Надежность системы зависит от надежности ее элементов и от того, каким образом элементы объединены в системы и какова функция каждого из них. Надежность системы – это вероятность того, что система сохранит работоспособность, по крайней мере, на протяжении заданного промежутка времени при использовании ее в определенных условиях. В зависимости от того, каким образом элементы объединены в систему и как они в ней функционируют, могут быть два типа систем: простая система (или система без резервирования), т.е. такая техническая система, отказ любого элемента которой равносилен отказу системы в целом, и резервированная система, т.е. система, в которой применяется дублирование (резерв) элементов, чем достигается повышение надежности системы.
На лесосеках машины и механизмы, выполняющие отдельные операции, объединяются в комплекты машин. В зависимости от принятого технологического процесса и применяемого оборудования, лесосечные работы могут выполняться различными комплектами машин, которые представляет собой поточные линии смешанного агрегатирования с гибкими связями. Эффективность использования комплектов машин может быть достигнута при правильном их комплектовании по типам и численности машин, объемам межоперационных запасов и соответствующей организации их работы.
Гибкие связи потока обеспечивают межоперационные запасы, которые рассчитываются, создаются и поддерживаются в конкретных производственных условиях на определенном уровне. Межоперационные запасы деревьев способствуют сглаживанию неравномерности производственного процесса, повышению объемов выработки на отдельных операциях и комплекта машин в целом, улучшению условий труда и технико-экономических показателей всего комплекса работ. Межоперационные запасы имеют несколько уровней:
1) Первый уровень – страховые запасы, состоящие из технологических и технических.
2) Второй уровень – гарантийные запасы, состоящие из страховых и организационных.
Подержание объемов гарантийных запасов на рассчитанном для конкретных условий уровне обеспечивается за счет подключения на отстающих операциях дополнительных машин и (или) увеличения сменности работы основных машин и оборудования. Гарантийный уровень запасов обеспечивает бесперебойную работу технических средств на смежных операциях. Т.е., когда одно из ТС выходит из строя (останавливается), другое продолжает работать, потребляя запасы, или пополняя их, следовательно, продолжает работать весь комплект машин. В этом случае запасы выполняют роль резервного оборудования и поэтому комплект лесосечных машин можно рассматривать как резервированную систему. При независимых отказах ТС и наличии достаточного объема для конкретных условий древесины в запасе надежность работы системы из двух элементов за некоторое время t определится по формуле:
Рисунок 6 – схема смешанного резервируемого соединения
Надежность системы из нескольких элементов (рисунок 2) можно определить по формуле:
Если для данного примера принять надежность валочно-пакетирующей машины равную 0,85; трелевочных тракторов – 0,8; сучкорезной машины 0,9; погрузчика 0,85; а запасов 0,7, то надежность приведенный системы составит:
В тех случаях, когда запасы создаются недостаточного объема и дополнительные машины не подключаются, схема комплекта примет следующий вид.
Рисунок 7 – Схема смешанного не резервированного соединения n элементов
Надежность такой системы можно определить по формуле:
подставив значения вероятности безотказной работы каждой машины в формулу получим вероятность не резервируемой системы:
Сравнивая значение вероятности безотказной работы комплекта машин как резервированной, так и не резервированной системы легко заметить, что надежность резервированной системы в 2,3 раза выше, чем не резервированной. Даже если учесть, что запасы создаются недостаточного объема, надежность системы повышается в 1,8. Отсюда следует, что создание и поддержание на определенном рассчитанном для конкретных условий уровне запасов за счет маневрирования численностью и сменностью работы машин значительно повышает надежность работы комплекта машин.
Практическая часть