ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

 

Заикин А.Н. (БГИТА, г.Брянск, РФ)

 

Definition of reliability of wood procuring systems.

 

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 в ЛПХ и применяемого оборудования, лесосечные работы могут выполняться различными комплектами машин, которые   пред­ставляет собой  поточные линии смешанного агрегатирования с гибкими свя­зями (рисунок 1). 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 (хлы­стов, сортиментов) 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. В результате проведенные нами исследований установлено, что межоперационные запасы имеют несколько уровней. Первый уровень – страховые запасы, состоящие из технологических и технических. Второй уровень – гарантийные запасы, состоящие из страховых и организационных. Предлагаемая нами ме­тодика расчета режимов работы лесосечных машин [1], заключается в опре­делении оптимальных объемов гарантийных запасов и поддержании их на определенном  для конкретных условий уровне, с учетом обеспечения максимальной выработки комплекта машин и минимальных затратах и вредного воздействия машин на лесные экосистемы. 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  (ТС) 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 (рисунок 2). 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:

№

                          - технические средства для выполнения операций

 

                               - оперативный запас объектов труда

 

                            - запас сырья неограниченного объема

 

Рисунок 1- Схемы возможных вариантов лесозаготовительных систем:

              а) схема последовательного агрегатирования с гибкими связями;

              б, в) то же ветвящиеся и сходящиеся;

              г) то же смешанного типа с гибкими связями

 

Рисунок 2 - Схема смешанного (параллельно-последовательного) резервируемого соединения n элементов

 

Надежность системы из нескольких элементов (рисунок 2) можно определить по формуле:

      (1)

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:

.

С другой стороны для поддержания запасов на определенном уровне дополнительно подключается на волке и на обрезке сучьев бензопила, а на трелевке чокерный трактор, что  обеспечивает максимальную выработку комплекта в целом. Такая система, например, для комплекта машин состоящего из одной валочно-пакетирующей, двух трелевочных, и одной сучкорезной машины будет иметь следующую схему (рисунок  3).

Рисунок 3- Схема смешанного (параллельно-последовательного) резервируемого соединения n элементов

 

Надежность системы из нескольких элементов (рисунок 3) можно определить по формуле:

  .      (2)

Если принять надежность бензиномоторных пил 0,3 (в связи с тем, что они не полностью заменяют машины) и чокерного трактора - 0,85, то надежность приведенный системы составит:

.

В тех случаях, когда запасы создаются недостаточного объема и дополнительные машины не подключаются, схема комплекта примет следующий вид (рисунок 4).

Рисунок 4 - Схема смешанного (параллельно-последовательного) не резервированного соединения n элементов

 

Надежность такой системы можно определить по формуле:

,                                      (3)                                                     

подставив значения вероятности безотказной работы каждой машины в формулу (3) получим вероятность не резервируемой системы:

                     .

Если же учесть, что запасы даже недостаточного объема служат резервом и при остановке машин на предыдущей операции, машины на следующей операции будут какое-то время продолжать  работу, то формула 3 примет следующий вид:

     .                   (4)

Подставим значение надежности отдельных элементов системы в формулу 4, получим надежность системы:

 .

Сравнивая значение вероятности безотказной работы комплекта машин как резервированной (1) так и не резервированной системы (3) 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 1,8Отсюда следует, что создание и поддержание на определенном рассчитанном для конкретных условий уровне запасов за счет маневрирования численностью и (или) сменностью работы машин значительно повышает надежность работы комплекта машин, а следовательно, целесообразно!

Литература

1.      Заикин, А. Н. Технология лесозаготовок / А. Н. Заикин. - Брянск: БГИТА. Ч.1. Управле­ние межоперационными запасами, расчет режимов работы ма­шин и технико-экономических показателей:  учеб. пособие.- 2001. – 80с.