раздел 2.1.1) и возможности ее реализации на базе компьютерной техники, необходима формализация этого процесса.
В настоящее время зарекомендовали себя два подхода [14, 226, 227] представления системы для ее формализации:
- на основе теории графов;
- на основе функционально законченных элементов (ФЗЭ).
Сущность второго способа заключается в расчленении сложной системы на отдельные элементы, для которых в рамках рассматриваемой системы можно однозначно определить условия связи (определив тем самым вход и выход), и разработке математического описания этих элементов.
При таком подходе к формализации процесса восстановления в качестве ФЗЭ могут быть приняты детали, сборочные единицы, узлы и агрегаты, в качестве характеристик которых могут быть приняты функции распределения безотказности их работы (наработки на отказ).
Исходными положениями формализации процесса восстановления горной машины для разработки его математической модели были приняты следующие:
1. Горная машина - это система последовательно взаимоувязанных элементов различного ресурса, имеющих свои характеристики надежности.
2. Основными критериями эффективности использования горной машины являются: коэффициент ее готовности и затраты (стоимостные и трудовые) на поддержание ее работоспособного и исправного состояний в момент эксплуатации.
3. Процесс восстановления машины рассматривается как нестационарный [99] и ординарный с ограниченными последствиями.
4. Характеристикой надежности элементов машины является закон распределения отказов элемента и параметры этого закона.
5. Отказы рассматриваются в виде двух типов: прогнозируемые; случайные.
Элементами машины с прогнозируемыми отказами являются те элементы, для которых предельное состояние может быть предсказано средствами диагностики с достаточной точностью или время целесообразной замены которых может быть теоретически спрогнозировано. Замена этих элементов может быть реализована планово с максимальным использованием их ресурса. Элементами машины со случайными отказами являются те элементы, для которых время выхода из строя в процессе эксплуатации не может быть спрогнозировано, что приводит к возможным неплановым простоям или недоиспользованию ресурса при плановых заменах.
При таком представлении процесса восстановления горная машина рассматривается как совокупность взаимоувязанных ФЗЭ (деталей, узлов и агрегатов). Это позволяет не только формализовать процесс, но и автоматизировать формирование [39, 226] его математической модели в ЭВМ, представляя модель как интегрированный ФЗЭ, составными частями которого являются ФЗЭ элементов системы.
Кроме того, одним из основных преимуществ данного представления машины является реализация в ней сущности системного подхода в следующих его основных положениях [228]:
- горная машина рассматривается как техническая система;
- элементы машины исследуются не в изолированном виде, а с учетом функционирования всей системы;
- исследование технической системы осуществляется с учетом взаимосвязей ее элементов в различных режимах эксплуатации;
- исследование элемента (системы) неотделимо от исследования его (ее) функционирования в реальном отсчете времени;
- состояния технической системы и ее элементов взаимозависимы.
Предложенный метод представления машины обладает также рядом следующих достоинств.
1. Соответствие формализованного представления реальности: горная машина - это совокупность конструктивно взаимоувязанных деталей сборочных единиц, узлов и агрегатов. Выход любого из элементов этой совокупности сопровождается прекращением функционирования машины.
2. Возможность разработки более универсальной макромодели горной машины, то есть математической модели, описывающей процесс восстановления широкого класса горных машин с учетом состава элементов, входящих в машину, и законов распределения времени их безотказной работы.
3. Возможность получения результатов моделирования в виде основных показателей, определяющих надежность восстанавливаемой системы (коэффициент готовности), функции работоспособности системы (стоимость ремонтов и трудовые затраты на процесс восстановления), необходимых для оценки эффективности использования машины с учетом ее возможной теоретической производительности.
4. Предложенный метод формализованного представления процесса восстановления обеспечивает широкие возможности использования компьютерной техники для создания, модернизации и оптимизации технического обслуживания горных машин, способствует ускоренному созданию САПP, обеспечивая тем самым практическое решение проблемы повышения технического уровня и эффективности их использования, а, следовательно, и высокую конкурентоспособность отечественных машин.
В таблице 2.1 приведены структура и параметры горной машины как объекта надежности, представляющей собой совокупность последовательно соединенных ФЗЭ различного ресурса. В качестве ФЗЭ выступают детали, узлы, сборочные единицы и агрегаты, из которых состоит рассматриваемая машина. При расчленении машины на ФЗЭ необходимо руководствоваться рядом соображений:
- прежде всего, машина должна быть разбита на части так, чтобы отказ любой из них не изменял надежности других, т.е. эти части должны отказывать независимо друг от друга или, другими словами, чтобы было обеспечено условие ординарности процесса восстановления:
- возможности ремонта отказавших элементов независимо друг от друга;
- учета функционального признака элементов и сложившегося членения машины на части в отдельных отраслях горной промышленности.
Табл. 2.1
Форма таблицы для задания структуры и параметров горных машин как системы функционально законченных элементов различного ресурса
N ФЗЭ, iКоличество Вход-ной векПараметры ФЗЭ Рiодинаковыхтор ФЗЭ,Закон распредеПараметры законаtвсвФЗЭ, NoXiления, ?(tр)kзрk1
.......
.......
.......
.......
NN1
n2
n3
.......
.......
ni
.......
.......
nNtр
tр
tр
tр
tр
tр