ВВЕДЕНИЕ 7
1 ОБЗОР МЕТОДОВ АНАЛИЗА НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ
СИСТЕМ 8
1.1 АВТОМОБИЛЬ КАК СЛОЖНАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА 9
1.2 ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ 10
1.3 МЕТОДЫ АНАЛИЗА НАДЕЖНОСТИ 13
1.4 ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ МЕТОДОВ АНАЛИЗА
НАДЕЖНОСТИ 16
1.4.1 Прогнозирование интенсивности отказов 16
1.4.2 Анализ дерева неисправностей 17
1.4.3 Марковский анализ 19
1.4.4 Анализ дерева событий 21
1.4.5 Анализ видов и последствий отказов 22
1.4.6 Статистические методы оценки вероятности безотказной работы 23
1.5 СЕМЬ МЕТОДОВ СТАТИСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА 25
1.5.1 Статистическое наблюдение 26
1.5.2 Сводка и группировка материалов статистического наблюдения 27
1.5.3 Абсолютные и относительные статистические величины 28
1.5.4 Вариационные ряды 29
1.5.5 Выборка 30
1.5.6 Корреляционный и регрессионный анализ 31
1.5.7 Ряды динамики 32
1.6 ВЫБОР МЕТОДА АНАЛИЗА НАДЕЖНОСТИ 33
1.7 ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 34
1.8 ВЫВОДЫ 35
2 FTA КАК МЕТОД ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОТКАЗОВ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ 36
2.1 СУЩЕСТВУЮЩИЕ МЕТОДЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОТКАЗОВ 37
2.2 FAILT TREE ANALYSIS КАК МЕТОД ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОТКАЗОВ
2.2.1 Сущность Fault Tree Analysis 53
2.2.2 История 55
2.2.3 Символы 58
2.2.4 Базовая математическая основа 60
2.2.5 Анализ 61
2.2.6 Существующий опыт применения Fault Tree Analysis 64
2.3 ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ДИАГНОСТИКИ С
ПОМОЩЬЮ МЕТОДА FTA 68
2.4 ВЫВОДЫ 71
3. ВНЕДРЕНИЕ FTA В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ 72
3.1. ОПЫТ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОТКАЗОВ ВЕДУЩИХ МИРОВЫХ
АВТОПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ 73
3.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ДИАГНОСТИРОВАНИЯ В
ДИЛЕРСКИХ ЦЕНТРАХ ПАО «КАМАЗ» 78
3.3. АЛГОРИТМЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СИСТЕМ АВТОМОБИЛЯ
ПРИ ВНЕДРЕНИИ МЕТОДА FTA 79
4. ТЕХНИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 88
4.1. ТЕХНИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ АВТОМОБИЛЯ И БДД 89
4.2. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО УЧАСТКА .... 94
5. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРЕДЛАГАЕМЫХ РЕШЕНИЙ 106
5.1. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРЕДЛАГАЕМЫХ РЕШЕНИЙ 107
5.2. РАСЧЕТ ЗАТРАТ НА ВНЕДРЕНИЕ ПРЕДЛАГАЕМЫХ
МЕРОПРИЯТИЙ 109
5.3. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЯ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ 109
5.4. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 110
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 111
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 112
В современных условиях развития науки и техники, применение новейших технологий и оборудования является очевидным конкурентным преимуществом. Поэтому использование современных систем и механизмов стало обычным в различных областях промышленности, особенно в таких сложных, как автомобилестроении. Однако сложность современных агрегатов требует соответственного к ним отношения - квалифицированной эксплуатации и сервисного обслуживания.
Тема выпускной квалификационной работы является особенно актуальной в связи с тем, что технологии продолжают совершенствоваться и конструкция автомобиля с каждым годом усложняется. Это требует усовершенствования процесса технического обслуживания. Для этого предлагается использовать метод FTA, который основан на статистике отказов за последние несколько лет.
В данной работе будут рассмотрены следующие материалы. В первой главе будет проведен анализ надежности технических систем. Во второй главе будут рассмотрены метод FTA как метод прогнозирования отказов технических систем. В третьей главе рассмотрен опыт прогнозирования отказов ведущих специалистов, рассчитана трудоемкость работ для проведения диагностики тормозной системы, двигателя и рулевого управления при существующей организации технологического процесса и в случае внедрения FTA. В четвертой главе представлена статистика дорожно-транспортных происшествий (ДТП) для анализа влияния ошибок при проведении диагностики на безопасность дорожного движения (БДД). В пятой главе представлен расчет эффективности внедрения FTA в процесс работы ООО «АвтоЗапчасть КАМАЗ».
На сегодняшний день существующие процессы технического обслуживания требуют введения новых операций. Этот факт позволяет говорить о том, что конкурентоспособными окажутся те сервисные центры, которые быстро адаптируются под изменяющиеся условия и будут в состоянии оказать услуги по ТО для каждого узла и агрегата автомобиля, включая всевозможные датчики, а также операции по проверке программного обеспечения.
Анализ теории надежности показал, что с ростом автоматизации и усложнения конструкции автомобиля, проблема усовершенствования технического обслуживания остается актуальной. Поскольку это на прямую влияет на конкурентоспособность.
В связи с этим была поставлена цель выпускной квалификационной работы: снижение время диагностирования путем применения метода FTA в технологическом процессе.
В данной работе были рассмотрены существующие методы прогнозирования отказов технических систем, изучена сущность метода FTA, построили дерево отказов грузового автомобиля КАМАЗ на основании статистики отказов, полученных из рекламаций дилерских центров, построили технологический процесс диагностирования систем автомобиля с учетом внедрения метода FTA, оценили эффективность разработанных технологических процессов. Экономический эффект от внедрения составит 4595460 руб., при сроке окупаемости в 1 месяц и вложении инвестиций в размере 201600 рублей.
1. Ngpedia. Неплановый ремонт. [Электронный ресурс] URL: https://www.ngpedia.ru/id398658p2.html, Дата обращения: (10.04.2019).
2. МВД.РФ. ПДД. [Электронный ресурс] URL: https://62.мвд.рф/news/item/9667733, Дата обращения: (22.04.2019).
3. World Health Organization. Статистика ДТП. [Электронный ресурс] URL:
http://www.who.int/violence_injury_prevention/road_safety_status/2015/, Дата
обращения: (22.04.2019)
4. IT expert. FTA. Дерево отказов, как метод структурного анализа, пример
дерева событий и происшествий. [Электронный ресурс] URL:
https://www.itexpert.ru/rus/ITEMS/77-30/, Дата обращения: (17.03.2019).
5. Стандарт США - MIL-HDBK-217. Reliability prediction of electronic equipment. Developed by the Department of Defense with the assistance of the military departments, federal agencies, and industry, 1991.
6. ГОСТ 27.002 - 89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. М.: издательство стандартов, 1989.
7. Wiki. Ремонтопригодность. [Электронный ресурс] URL:
https://wiki.sc/wikipedia, Дата обращения (10.04.2019).
8. Poznayka. Показатели ремонтопригодности. [Электронный ресурс] URL: https://poznayka.org/s61580t1.html, Дата обращения (10.04.2019).
9. Academic. Долговечность. [Электронный ресурс] URL:
https://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/85254/, Дата обращения (8.04.2019).
10. Helpiks. Срок службы. [Электронный ресурс] URL: https://helpiks.org/8- 18437.html, Дата обращения (19.03.2019).
11. Studopedia. Сохраняемость. [Электронный ресурс] URL:
https://studopedia.su/2_2_nadezhnost-sohranyaemost-i-bezotkaznost.html, Дата
обращения: (8.04.2019).
12. Studfiles. Безотказность. [Электронный ресурс] URL:
https://studfiles.net/preview/2215997/page:2/, Дата обращения: (17.03.2019).
13. Docs.cntd. ГОСТ Р 51901.5-2005. [Электронный ресурс] URL: http://docs.cntd.ru/document/1200041156, Дата обращения: (25.03.2019).
14. 4brain. Методы-статистического-анализа. [Электронный ресурс] URL:
https://4brain.ru/Ыog/методы-статистическоro-анализа/, Дата обращения:
(25.03.2019) .
15. Helpiks. Методы прогнозирования отказов. [Электронный ресурс] URL: https://helpiks.org/8-95907.html, Дата обращения: (25.03.2019).
16. Studfiles. Информационные технологии. [Электронный ресурс] URL: https://studfiles.net/preview/3539436/, Дата обращения (4.04.2019).
17. Kaur, K., Failure prediction and health status assessment of storage systems with decision trees / Kaur, K. // 2nd International Conference on Advanced Informatics for Computing Research, ICAICR 2018, Shimla; India. - Volume 955, 2019. - Pages 366-376.
18. Yan, W., Probabilistic machine learning approach to bridge fatigue failure analysis due to vehicular overloading / Yan, W., Deng, L., Zhang, F., Li, T., Li, S. // Engineering Structures. - Volume 193, 15 August 2019. - Pages 91-99.
19. Martmez-Lucas, G., Risk of penstock fatigue in pumped-storage power plants operating with variable speed in pumping mode / Martmez-Lucas, G., Perez-Dfaz, J.I., Chazarra, M., Sarasua, J.I., Cavazzini, G., Pavesi, G., Ardizzon, G. // Renewable Energy, April 2019. - Pages 636-646.
20. Helmer, T., Development of an integrated test bed and virtual laboratory for safety performance prediction in active safety systems / Helmer, T., Kuhbeck, T., Gruber, C., Kates, R. // 34th FISITA World Automotive Congress; Beijing; China. - Volume 197 LNEE, Issue VOL. 9, 2013. - Pages 417-431.
21. Wu, J., Degradation Data-Driven Time-To-Failure Prognostics Approach for Rolling Element Bearings in Electrical Machines / Wu, J., Wu, C., Cao, S., Or, S.W., Deng, C., Shao, X. // IEEE Transactions on Industrial Electronics. - Volume 66, Issue 1, January 2019. - Pages 529-539.
22. Z. Vintr and M. Vintr, "An application of FMEA for warranty cost assesment," 2009 8th International Conference on Reliability, Maintainability and Safety, Chengdu, 2009, pp. 612-616.
23. T. Tang, Y. Lu, T. Zhou, H. Jing and H. Sun, "FTA and FMEA of braking system based on relex 2009," Proceedings of International Conference on Information Systems for Crisis Response and Management (ISCRAM), Harbin, Heilongjiang, 2011, pp. 106-112.
24. Григорьев, М. В. Повышение эксплуатационной надежности электронных систем управления двигателем (на примере систем BOSCH M1.5.4 и МИКАС 5.4): автореф. дис. ... канд. техн. наук / М.В. Григорьев. - М.: МАДИ, 2004. - 20 с.
25. Прогнозирование в системе STATISTICA в среде Windows. Основы теории и интенсивная практика на компьютере: учебное пособие. - М.: Финансы и статистика, 1999. 384 с.: ил.
26. Мухаметдинов Э.М. «Совершенствование системы фирменного сервиса с целью повышения безотказности автомобилей», 2009 год.
27. Wang, F., Fault tree analysis of the causes of urban smog events associated with vehicle exhaust emissions: A case study in Jinan, China. / Wang, F., Zheng, P., Dai, J., Wang, H., Wang, R. // Science of the Total Environment. - Volume 668, 10 June 2019. - Pages 245-253.
28. Zgonc, B., The impact of distance on mode choice in freight transport / Zgonc, B., Tekavcic, M., Jaksic, M. // European Transport Research Review. - Volume 11, Issue 1, 1 December 2019.
29. D. Ma, Constructing Bayesian Network by Integrating FMEA with FTA / D. Ma, Z. Zhou, Y. Jiang and W. Ding // Fourth International Conference on Instrumentation and Measurement, Computer, Communication and Control, Harbin, 2014. - pp. 696-700.
30 J. Guo, Hydro-pneumatic suspension gasbag reliability improvement based on FMEA and FTA / J. Guo, N. Jiao, L. Jiang, X. Han and X. Zhang // 10th International
Conference on Reliability, Maintainability and Safety (ICRMS), Guangzhou, 2014. - pp. 592-594.
31. Statistica. Анализ дерева отказов. [Электронный ресурс] URL:
http://statistica.ru/knowledge-clusters/technical-sciences/analiz-dereva-otkazov/, Дата обращения (4.04.2019).
32. Studfiles. Метод дерева отказов. [Электронный ресурс] URL:
https://studfiles.net/preview/4614243/page:7/, Дата обращения: (21.04.2019).
33 Makarova, I., ITS Safety Ensuring Through Situational Management Methods / Makarova, I., Shubenkova, K., Mukhametdinov, E., Mavrin, V., Antov, D., Pashkevich, A // International Conference on Intelligent Transport Systems, INTSYS 2017. - Volume 222. - Pages 133-1431.
34. Tsybunov, E., Interactive (Intelligent) Integrated System for the Road Vehicles’ Diagnostics / Tsybunov, E., Shubenkova, K., Buyvol, P., Mukhametdinov, E // International Conference on Intelligent Transport Systems, INTSYS 2017, - Volume 222. - Pages 195-2041.
35. Ragab, A., Deep understanding in industrial processes by complementing human expertise with interpretable patterns of machine learning / Ragab, A., El Koujok, M., Ghezzaz, H., Amazouz, M., Ouali, M.-S., Yacout, S. // Expert Systems with Applications. - Volume 122, 15 May 2019. - Pages 388-405.
36. Yazdi, M., Footprint of knowledge acquisition improvement in failure diagnosis analysis / Yazdi, M. // Quality and Reliability Engineering International. - Volume 35, Issue 1, Februaryy 2019. - Pages 405-422.
37. Zhang, X., A novel fault diagnosis approach of a mechanical system based on meta-action unit / Zhang, X., Zhang, G., Li, Y., Ran, Y., Wang, H., Gong, X. // Advances in Mechanical Engineering. - Volume 11, Issue 2, 1 February 2019.
38. Xin, S., Reconstruction of the fault tree based on accident evolution / Xin, S., Zhang, L., Jin, X., Zhang, Q., // Process Safety and Environmental Protection, January
2019. - Pages 307-311.
. Wu, P., Crash Risk Evaluation and Crash Severity Pattern Analysis for Different Types of Urban Junctions: Fault Tree Analysis and Association Rules Approaches / Wu, P., Meng, X., Song, L., Zuo, W. // Transportation Research Record, 2019. (Статья в печати).
40. Palem, G. M2M Telematics & Predictive Analytics, 2013. [Электронный ресурс] URL: https ://www. researchgate. net/publication/236336259_M2M_T elematics_P redictive_Analytics#pf8, Дата обращения (25.05.2019).
41. Prod-bentleycdn. January_Uptime_Richard Irwin.pdf. [Электронный ресурс] URL: https: //prod-bentleycdn.azureedge. net/-/media/files/documents/articles/j anuary_ uptime_richard-irwin.pdf?la=en&modified=20180201185228, Дата обращения
(25.05.2019) .
42. Forbes. Big Data At Volvo: Predictive, Machine-Learning-Enabled Analytics Across Petabyte-Scale Datasets. [Электронный ресурс] URL: https://www.forbes.com/sites/bernardmarr/2016/07/18/how-the-connected-car-is-forcing- volvo-to-rethink-its-data-strategy/#665cd1763e8d, Дата обращения (25.05.2019).
43. Content.pivotal. The Data Science Behind Predictive Maintenance For Connected Cars. [Электронный ресурс] URL: https://content.pivotal.io/blog/the-data- science-behind-predictive-maintenance-for-connected-cars, Дата обращения (25.05.2019) .
44. Znaytovar. Что такое технологические карты и для чего они нужны.
[Электронный ресурс] URL: https://znaytovar.ru/s/chto-takoe-texnologicheskie-
kart.html, Дата обращения (25.05.2019).
45. Delta-grup. Технологический процесс и его элементы. [Электронный ресурс] URL: http://delta-grup.ru/bibliot/6/20.htm, Дата обращения (25.05.2019).
46. Stat.gibdd. Показатели состояния безопасности дорожного движения. [Электронный ресурс] URL: http://stat.gibdd.ru, Дата обращения (25.05.2019).
47. Transportpart. Техническое состояние и безопасность автотранспортных средств. [Электронный ресурс] URL: http://www.transportpart.ru/pojds-111-2.html, Дата обращения (25.05.2019).
48. Gostexpert. ГОСТ 12.2.003-83. [Электронный ресурс] URL: http://gostexpert.ru/gost/gost-12.2.003-83, Дата обращения (25.05.2019).
49. Docs.cntd. Общесоюзные нормы технологического проектирования.
[Электронный ресурс] URL: http://docs.cntd.ru/document/1200035829, Дата
обращения (25.05.2019).
50. Revolution.allbest. Техника безопасности диагностического участка. [Электронный ресурс] URL: https://revolution.anbest.ru/life/00373461_0.html, Дата обращения (25.05.2019).