Основи технічного обслуговування електронних апаратів

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОСНОВИ ТЕХНІЧНОГО ОБСЛУГОВУВАННЯ Електронних апаратів (ЕА)

1. Зміст та етапи технічного обслуговування

Технічним обслуговуванням називають комплекс робіт для підтримання справності або тільки працездатності апаратури під час підготовки і використання за призначенням, при зберіганні та транспортуванні.

Технічне обслуговування ЕА включає в себе такі етапи:

- контроль технічного стану;

- профілактичне обслуговування;

- постачання;

- збирання та обробку результатів експлуатації.

Розглянемо ці етапи.

Контроль технічного стану проводиться для оцінки стану апаратури, тобто порівняння істинних значень параметрів конкретної апаратури з їх номінальними значеннями з урахуванням припусків. Основним змістом технічного обслуговування є профілактичне обслуговування, яке має виконуватися в плановому порядку для підтримання апаратури у справному (працездатному) стані, попередження відмов при використанні за призначенням та продовження її ресурсу.

Профілактичне обслуговування, на виконання якого встановлені терміни і час проведення, називають регламентними роботами.

Постачання передбачає отримання запасного майна та приладдя (ЗМП), матеріалів, устаткування, приладів, інструмента для проведення профілактичного обслуговування.

Збирання та обробка результатів експлуатації проводиться для кількісної оцінки експлуатаційно-технічних показників за визначений період експлуатації.

Профілактичні роботи передбачають такі операції:

- зовнішній огляд і чистка апаратури;

- контрольно-регулювальні роботи;

- прогнозування відмов;

- технічні огляди;

- технічні перевірки.

Розглянемо ці операції.

Зовнішній огляд апаратури виконують для виявлення зовнішніх ознак можливих несправностей, перевірки правильності встановлення органів управління, перевірки стану елементів і монтажу.

Чистка апаратури передбачає вилучення з неї пилу, вологи, корозії.

Найбільш трудомісткою частиною профілактичного обслуговування є контрольно-регулювальні роботи та тісно пов'язані з ними роботи щодо прогнозування відмов. Контрольні роботи містять контроль параметрів ЕА відносно встановлених припусків. Регулювальні роботи проводяться для поновлення втрачених апаратурою властивостей або працездатності.

Прогнозування відмов - метод передбачення відмов, який базується на припущенні, що з виникненням відмов відбуваються поступові зміни параметрів об'єкта або елементів. Прогнозування здійснюється для поступових відмов з метою своєчасної заміни (регулювання) відповідних елементів, блоків, модулів.

Для систематичного контролю за технічним станом апаратури запроваджують технічні огляди та технічні перевірки апаратури. Технічні огляди здійснюють з метою перевірки вірності утримання та збереження апаратури, перевірки працездатності, правильності ведення технічної та обліково-звітної документації, а також укомплектованості запасним майном та приладдям (ЗМП). Технічні перевірки запроваджуються для визначення технічного стану працездатності та готовності апаратури. Вони передбачають технічні огляди, перевірку своєчасного проведення регламентних робіт, ремонтів та знання обслуговуючим персоналом апаратури і правил її експлуатації. Профілактичне обслуговування зазвичай містить три етапи:

- профілактичні роботи на знеструмленій апаратурі виконуються при зовнішньому огляді і чистці апаратури та передбачає огляд стану монтажу, пайок, кріплення, чистку блоків апаратури тощо;

- профілактичні роботи під струмом передбачають перевірку вузлів і блоків з метою встановлення режимів роботи апаратури, перевірку працездатності елементів модулів, регулювання і підстроювання параметрів окремих елементів;

- профілактичний контроль функціонування ЕА передбачає контроль працездатності в нормальних і спеціальних режимах, а також комплексне налагодження та перевірку основних параметрів апаратури в цілому.

При визначенні обсягу та періодичності проведення регламентних робіт слід враховувати дві суперечливі вимоги: з одного боку, профілактичні роботи підвищують надійність, а з іншого - ведуть до простою апаратури і зниження коефіцієнта готовності та економічним витрат. А тому під час організації профілактичних робіт до них висуваються вимоги:

- забезпечення підтримки параметрів надійності ЕА на потрібному рівні;

- передбачення мінімальної вартості профілактичних робіт і час їх виконання;

- планування та організація проведення профілактичних робіт найбільш простими методами.

Обсяг і періодичність виконання профілактичних робіт регламентуються спеціальними інструкціями щодо експлуатації конкретної апаратури. Періодичність регламентних робіт визначають, виходячи з часу роботи апаратури або календарного терміну експлуатації.

Часовий принцип організації регламентних робіт використовують зазвичай для апаратури, яка експлуатується в особливих умовах (авіаційної тощо). За календарним принципом регламентні роботи проводять через визначений календарний термін незалежно від того, скільки часу використовувалась апаратура за призначенням протягом цього терміну. Календарний принцип є основним для ЕА, тому що він дозволяє заздалегідь планувати регламентні роботи. Регламентні роботи можуть бути декадними, місячними, квартальними, піврічними, річними. Кожен наступний вид з перелічених регламентних робіт має свій відповідно більший обсяг, ніж попередній, та зазвичай включає весь об'єкт робіт попереднього виду.

Потрібно звернути увагу, що побутова ЕА відноситься до апаратури, яка безперервно працює та використовується за своїм цільовим призначенням частину доби, добу і більше, якщо в ній немає відмов. До такої апаратури, крім побутової, відносяться комп'ютери, радіо- та телецентри тощо.

2. Періодичність і тривалість профілактичних робіт

Під час експлуатації ЕА виникає два види відмов - раптові та поступові. Поява раптових відмов являє собою найпростіший потік випадкових явищ, а тому прогнозувати їх неможливо.

Поступові відмови виникають у результаті поступових змін параметрів елементів і апаратури, що дозволяє прогнозувати і попереджувати їх профілактичними заходами під час проведення технічного обслуговування. Вибираючи значення періоду виконання профілактичних робіт, необхідно знати, що при скороченні періоду між технічними обслуговуваннями підвищується надійність за рахунок своєчасного проведення контрольно-регулювальних робіт. Але при цьому збільшується обсяг і загальний час профілактики протягом року, що приводить до зменшення коефіцієнта технічного використання ЕА.

(1)

де - сумарне напрацювання протягом календарного часу, який розглядається;

- сумарний час ремонтів за час t_K;

- сумарний час усіх профілактичних робіт за час t_K.

Існує визначене оптимальне значення періоду виконання профілактичних робіт, при якому забезпечується краще співвідношення між надійністю апаратури та обсягом профілактики. Як основний критерій для вибору оптимального періоду проведення профілактичних робіт доцільно прийняти коефіцієнт простою К_П.

Розглянемо відрізок часу між кінцями двох суміжних профілактик. Середнє значення цього відрізку t_Т.О дорівнює сумі часу між профілактиками _Т.О та середньою тривалістю виконання профілактики Т_Т.О, тобто:

(2)

У непрацездатному стані за відрізок часу, який розглядаємо, об'єкт знаходитиметься протягом середнього часу:

(3)

де Т_ОП - напрацювання об'єкта (працездатний етап) між двома профілактиками. В цьому випадку коефіцієнт простою

(4)

У зв'язку з тим, що ()<, попередній вираз можна записати у спрощеному вигляді:

. (5)

Відомо, що середній час безвідмовної роботи за експоненціальним розподілом дорівнює:

У нашому випадку:

(6)

Отже, можемо записати, що працездатний стан між двома профілактиками дорівнює:

(7)

де _П - інтенсивність відмов за час між профілактиками.

Для визначення оптимального періоду проведення профілактичних робіт необхідно провести ряд математичних перетворювань, внаслідок чого отримаємо:

(8)

де Т_T.O - середня тривалість технічного обслуговування.

Для випадку експоненціального розподілу відмов _П:

 (9)

При визначенні періоду проведення профілактичних робіт на апаратурі, яка деяку частину часу використовується за призначенням, а решту знаходиться у відключеному стані, необхідно враховувати як інтенсивність відмов апаратури за час її роботи - ₁, також і в той час, коли вона знаходиться у відключеному стані - ₂. До такої апаратури відноситься і побутова ЕА.

Співвідношення між часом підключеного і відключеного стану характеризується коефіцієнтом інтенсивності експлуатації

(10)

де t_i - час роботи апаратури при i- му підключенні;

n_b - кількість підключень за час t_K;

t_K - календарний час роботи апаратури.

З формули (10) випливає, що коефіцієнт інтенсивності експлуатації можна визначити як ймовірність знаходження апаратури у підключеному стані довільного моменту часу. Отже, ймовірність знаходження апаратури у відключеному стані дорівнює 1-К_і. Тоді сумарна інтенсивність відмов:

(11)

Якщо підставити у формулу (8) замість п значення сумарної інтенсивності відмов _С, отримаємо:

 (12)

Якщо відмовами у відключеному стані апаратури знехтувати, то період проведення профілактичних робіт у цьому випадку дорівнює:

(13)

Безперервне зростання якості побутової ЕА, впровадження високонадійних інтегральних мікросхем та цифрової обробки інформації дозволили значно розширити її функціональні можливості, підвищити надійність, стабільність характеристик і параметрів апаратури. Зазначені обставини приводять до того, що розрахунки періодичності профілактичних робіт за формулами (8), ( 12), (13) дають завищені результати.

Насправді профілактичні роботи необхідно проводити рідше. Це змушує ввести у наведені формули коефіцієнт, який характеризує стабільність параметрів побутової ЕА за період між профілактиками. Тоді формула (13) набуде такого вигляду:

(14)

де К_СТ - коефіцієнт, який враховує стабільність параметрів апаратури.

Ця формула є основною для розрахунків періодичності профілактичних робіт для побутової ЕА. Коефіцієнт К_СТ визначається за результатами експлуатації або спеціальних випробувань для кожного типу побутової або іншої ЕА. З отриманих формул (8), та (12) видно, що даний період профілактичних робіт визначається тривалістю профілактики Т_Т.О і інтенсивністю відмов з урахуванням профілактики. Середня тривалість технічного обслуговування Т_Т.О визначається кількістю контрольованих і регульованих параметрів та оцінюється середнім часом, який витрачається на проведення однієї профілактики:

(15)

де Т_Т.О.і - середній час і-ї операції;

m_n - кількість операцій за одну профілактику, яка визначається кількістю контрольованих і регульованих параметрів.

Таким чином, за визначений календарний термін t_K обсяг профілактичних робіт залежить від періоду їх проведення , кількості і послідовності перевірочних і регульованих параметрів m_n та середнього часу виконання кожної операції Т_Т.О.і.

3. Загальні положення про комплектацію ЕА ЗМП

Однією з основних вимог успішного технічного обслуговування та підвищення ремонтопридатності апаратури є забезпечення її необхідним комплектом запасного майна та приладдя (ЗМП). Комплект ЗМП має містити всі необхідні у процесі експлуатації елементи. Інколи відсутність необхідних елементів у комплекті ЗМП набагато збільшує час ремонту апаратури. Але створення надмірних розмірів ЗМП нераціональне з точки зору економіки, оскільки при цьому заморожуються великі кошти і часто дефіцитні елементи. Отже, правильне комплектування ЗМП, оптимізація його за коштами є важливою проблемою під час вирішення питання ремонтопридатності та технічного обслуговування ЕА.

ЗМП поділяються на комплекти: одиночний і груповий.

Одиночний комплект ЗМП додається певному виробу і призначається для забезпечення тільки цього виробу.

Груповий комплект ЗМП надається групі виробів і призначається для поповнення одиночних комплектів ЗМП та забезпечення виробів тими елементами, яких немає в одиночному комплекті ЗМП. У процесі експлуатації не ремонтовані елементи, вузли, блоки після відмови списуються.

Ремонтовані елементи апаратури ремонтують (або на місці експлуатації обслуговуючим персоналом, або у спеціальних ремонтних органах) для подальшого поповнення ЗМП. У залежності від виду і призначення ЕА можуть бути здійснені три схеми забезпечення її запасними елементами:

- нормальна схема, коли є одиночний і груповий комплекти ЗМП;

- одиночна схема, коли відсутній груповий комплект ЗМП;

- групова схема, коли відсутні одиночні комплекти ЗМП.

Для побутової ЕА характерна групова схема забезпечення ЗМП. При відмові апаратури її елемент заміняється з групового ЗМП.

Відсутність у ЗМП деяких елементів, які були витрачені, приводить до збільшення середнього часу поточного ремонту, який складається з трьох компонентів:

Т_п.р = Т_р + Т_А + Т_пос, (16)

де Т_р - середня оперативна тривалість ремонту;

Т_А - адміністративний час при поточному ремонті,

Т_пос - середній час простою через відсутність у ЗМП необхідних елементів (час постачання).

ЗМП безпосередньо впливає на коефіцієнт готовності апаратури:

(17)

де Т_о - напрацювання на відмову.

Позначимо через Т_Б=Т_р+Т_а безпосередньо час ремонту, отримаємо коефіцієнт готовності у вигляді:

К_п = Т_о /( Т_о + Т_Б+ Т_пос). (18)

Вираз коефіцієнта готовності можна подати і в такому вигляді:

К_Г = К_г.н./ К_заб., (19)

де К_г.н - коефіцієнт готовності апаратури при необмежному комплекті ЗМП;

К_заб - коефіцієнт забезпеченості апаратури запасними елементами.

З формули (19) видно, що коефіцієнт забезпеченості апаратури ЗМП суттєво впливає на коефіцієнт готовності апаратури і показує ступінь його зменшення в результаті витрачення ЗМП.

Для побутової ЕА коефіцієнт забезпечення ЗМП суттєво впливає на термін ремонту, якість технічного обслуговування, на підвищення якості обслуговування населення.

Номенклатура елементів, яка закладається в ЗМП, визначається з загальної кількості даного виду апаратури і від прийнятої системи ремонту. Через те, що під час ремонту і технічного обслуговування побутової ЕА проводиться заміна ремонтованих і неремонтованих елементів, номенклатура ЗМП має містити ті й інші елементи. При відмові апаратури несправний елемент замінюється на справний зі складу ЗМП. У зв'язку з цим у комплекті ЗМП деякий час може бути відсутнім необхідний справний елемент, який постачається з відповідного органу постачання або підприємства. Час, коли необхідний елемент відсутній у комплекті запасних елементів, прийнято називати часом ремонту елемента ЗМП. Цей час складається з часу доставки справного елемента з органу постачання та часу очікування заміни або ремонту.

4. Визначення комплекту запасних ремонтованих елементів

Оскільки процес відмов елементів апаратури є випадковим, тобто вірогідно неможливо передбачити, який елемент і в який час відмовить, комплект запасних елементів має забезпечити апаратуру всіма типами елементів з визначеною ймовірністю.

Постачання апаратури ЗМП має масовий характер, що дозволяє під час розгляду процесу забезпечення використовувати математичний апарат теорії масового обслуговування за такими припущеннями:

1. Маємо систему обслуговування запасними елементами, яка складається з великої кількості однотипних елементів комплекту ЗМП. До системи на обслуговування надходить необмежений найпростіший потік вимог, який складається з трьох найпростіших потоків:

- потік відмов елементів апаратури, яка знаходиться у підключеному стані, з параметрами потоку відмов:

(20)

де m - кількість елементів даного типу;

- інтенсивність відмов елементів даного типу при знаходженні їх під струмом;

- потік відмов елементів апаратури, яка знаходиться у відключеному стані, з параметрами потоку відмов:

(21)

де - інтенсивність відмов елементів даного типу при знаходженні їх у знеструмленому стані;

- потік відмов елементів ЗМП з параметрами потоку відмов

 (22)

де n₃ - кількість елементів даного типу в ЗМП;

- інтенсивність відмов елементів даного типу при зберіганні в комплекті ЗМП.

Співвідношення між часом підключеного і відключеного стану характеризується коефіцієнтом інтенсивності експлуатації К_і, який визначається формулою:

(23)

де t_i - час роботи апарата при і- му підключенні;

t_к - календарний час роботи апаратури;

n_b- кількість підключень за час t_k.

Тоді за наявності запасних елементів цього типу сумарний потік відмов:

(24)

2. При надходженні потоку вимог від апаратури або ЗМП на запасний елемент вона негайно задовольняється одним з вільних елементів ЗМП. За відсутності вільного елемента система приймає на обслуговування чергову вимогу, але при цьому виникає певна ймовірність простою апаратури в очікуванні ремонту.

3. Кожен елемент комплекту ЗМП може одночасно обслуговувати тільки одну вимогу. Час обслуговування однієї вимоги одним елементом ЗМП підпорядковано експоненціальному закону з математичним сподіванням часу обслуговування Т_об.

4. У кожен момент часу система забезпечення апаратури одним типом запасних елементів може знаходитися в одному з таких станів:

- у комплекті ЗМП є всі елементи;

- у комплекті ЗМП відсутній один елемент;

- зайняті два елемента комплекту ЗМП;

- n. Зайняті n₃ -1 елементи комплекту ЗМП;

- n +1. Зайняті всі n₃ елементи комплекту ЗМП.

Отже, можливо лише n +1 станів системи забезпечення. Ймовірність того, що в момент часу t зайнято рівно S елементів ЗМП, визначається як:

( 25)

де t_р - середній час ремонту елемента ЗМП;

- інтенсивність потоку ремонту елементів ЗМП.

А ймовірність простою побутової ЕА в очікуванні ремонту визначається за формулою:

(26)

де р= - добуток середнього часу ремонту елемента ЗМП на сумарний потік відмов.

Формула (26) може бути використана для розрахунку потрібної кількості ремонтованих елементів ЗМП n₃.

Для розрахунку необхідно задатися допустимою ймовірністю простою побутової ЕА в очікувані ремонту Р_n (Р) і використовуючи функцію за відомим Р, знайти значення n₃. Функція табульована.

5. Ефективність та економічність експлуатації ЕА

Щоб оцінити ефективність результатів експлуатації побутової ЕА, необхідно вірно вибрати показники ефективності. При цьому слід мати на увазі ті обставини, що комплекс заходів може вважатися технічно ефективним, якщо рівень надійності, що забезпечується комплексом заходів, не нижче потрібного.

Для підвищення безвідмовності апаратури в процесі експлуатації проводиться профілактичне обслуговування. При виконанні профілактичних робіт здійснюється контроль технічного стану апаратури, підстроювання її параметрів, прогнозування відмов та їх попередження, усунення відмов, що дозволяє виключити виникнення великої кількості відмов у процесі використання апаратури за призначенням.

Підвищення безвідмовності під час проведення технічного обслуговування можна характеризувати за допомогою ефективності профілактики, під якою розуміють відношення напрацювання на відмову профілактованої Т_оп. І не профілактованої Т_о апаратури:

. (27)

Приріст напрацювання на відмову в профілактованій апаратурі обумовлений своєчасним запобіганням відмов, які могли б з'явитися в ній під час роботи. А тому для оцінювання ефективності профілактики користуються ще й іншими показниками - коефіцієнтом ефективності профілактики, під яким розуміють відношення кількості відмов, які виявили за час виконання профілактичних робіт до сумарної кількості відмов, зареєстрованих у процесі експлуатації апаратури:

 (28)

де n_П - кількість відмов, які виявили під час виконання профілактики;

n_p - кількість відмов, які виникли у процесі роботи апаратури.

Якщо припустити, що потоки відмов у профілактованій і не профілактованій апаратурі є найпростішими, то ефективність профілактики можна зобразити у вигляді:

, (29)

де - сумарний час роботи ЕА, протягом якого зареєстровано відмов.

Змінимо формулу (29) з урахуванням рівняння (28):

або після перетворення отримаємо

Wп = . (30)

Показники Wп і К_еф.п дозволяють кількісно оцінити підвищення надійності під час проведення профілактичних робіт.

Крім показників ефективності профілактичних робіт для оцінки експлуатаційних властивостей побутової ЕА використовують показники, які характеризують тривалість та трудомісткість технічного обслуговування і ремонтів.

Для побутової ЕА рекомендуються такі показники:

- середня тривалість технічного обслуговування;

- середня трудомісткість технічного обслуговування;

- середня тривалість поточного ремонту;

- середня трудомісткість поточного ремонту.

Середня тривалість технічного обслуговування визначається за формулою:

де Т_т.о.і. - середній час виконання і-ї операції;

m_n - кількість операцій при одній профілактиці, яка визначається кількістю контрольованих і регульованих параметрів.

Середня трудомісткість технічного обслуговування визначається відношенням середньої тривалості технічного обслуговування до загальної кількості осіб технічного персоналу заданої кваліфікації, які брали участь у технічному обслуговувані і вимірюються в людино/годинах:

(31)

де N_заг. - загальна кількість молодших спеціалістів, які брали участь у технічному обслуговуванні.

Середня тривалість поточного ремонту визначається тривалістю операцій, необхідних для поновлення працездатності даного виду апаратури і обчислюється за формулою:

технічне обслуговування апаратура профілактичний

 (32)

де - час ремонту апаратури за і-ю відмовою;

n - кількість відмов апаратури за вибраний відрізок часу.

Середня трудомісткість поточного ремонту визначається відношенням середньої тривалості поточного ремонту до загальної кількості осіб технічного персоналу заданої кваліфікації, які брали участь у поточному ремонті, і вимірюються в людино/годинах:

(33)

Витрати на експлуатацію побутової ЕА - С_Е зазвичай включають: вартість утримання обслуговуючого персоналу - С_о, адміністративні витрати - С_а, витрати на поточний ремонт - С_Р, витрати на транспортування ЕА - С_т, вартість витраченої електроенергії - С_ЕЕ, витрати на ЗМП, інструменти, допоміжну апаратуру, витрати на матеріали - С_м.

Експлуатаційні витрати зазвичай визначаються за рік експлуатації апаратури:

С_Е=С_О+С_А+С_Р+С_ЕЕ+С_М+С_Т. (34)

Економічна оцінка експлуатаційних властивостей апаратури проводиться за допомогою коефіцієнта вартості експлуатації К_В.Е, під яким розуміють відношення вартості експлуатації протягом року та вартості її виробництва С_в:

 (35)

Економічна оцінка експлуатаційних властивостей ЕА дуже важлива при обґрунтуванні вимог до надійності. Відомо, що створення більш надійної апаратури вимагає додаткового збільшення економічних витрат на її виробництво. При цьому підвищення надійності та збільшення витрат на створення ЕА зменшує вартість експлуатації, оскільки більш надійна апаратура потребує менших експлуатаційних витрат. А тому під час висування вимог до надійності з урахуванням економічних факторів потрібно виходити із сумарної вартості витрат, пов'язаних з виробництвом та експлуатацією апаратури:

(36)

На рис. 1 наведена якісна залежність сумарної вартості від ймовірності безвідмовної роботи Р(t).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1 - Залежність сумарної вартості ЕА від її надійності	Рисунок 2 - Діапазон змін кількості перевірок за відсутності обмеження на час ремонту

З графіка залежності сумарної вартості видно, що зі зростанням надійності зростає С_В, а С_Е зменшується. Мінімальне значення сумарної вартості економічних витрат має мінімум, який відповідає оптимальному значенню надійності за економічним показником.

Розглянемо складову вартості одного ремонту.

Припустимо, що кожна перевірка пошуку несправності має визначену вартість V₁, однакову для всіх параметрів, а елемент, який відмовив, має вартість V_E. Тоді вартість ремонту за однієї відмови:

(37)

де К_r - кількість перевірок для пошуку несправності.

Під час виконання ремонту можливі три основні варіанти задання вимог до часу та вартості ремонту:

- обмежений максимум часу ремонту (існує дефіцит часу) Т_p.д, а вартість ремонту не враховується;

- обмежений максимум вартості ремонту V_p.д(к), а на час ремонту обмеження не накладається;

- одночасно існує обмеження на час ремонту Т_р.д. і вартість V_p.д(к) ремонту.

Припустимо, що для побутової ЕА характерний другий варіант вимог. У цьому випадку можна знайти допустимий діапазон зміни кількості перевірок при відшуканні несправності К_r (рис. 2), який у кінцевому рахунку і накладатиме вимоги на кваліфікацію обслуговуючого персоналу та необхідну діагностичну апаратуру.

Размещено на Allbest.ru