Д. Бекана Systems for monitoring and diagnostics of agro-industrial machinery

В процеса на използване, съхранение и транспортиране на машините се изменят техните свойства. Всяко свойство на дадена машина се характеризира с един или няколко основни количествени показатели, които се наричат параметри на изделието. Съвкупността от стойностите на всички основни параметри на изделието определя неговото техническо състояние. При изменението на един или няколко параметъра се изменя техническото състояние на машината. По такъв начин в различните моменти от време, машината може да има различни състояния – изправно, неизправно, работоспособно, неработоспособно. Събитията заключаващи се в нарушаване на изправното състояние на машините при съхранение тяхната работоспособност се нарича повреда. Причините за възникването на повреди се дължат на голям брой обективни и субективни фактори. Всяка повреда се отстранява в неработните периоди, като по този начин се възстановява изправното състояние. Ако тези неизправности не бъдат своевременно отстранени, същите на по-късен етап могат да бъдат причина за поява на откази и преминаването на машините в неработоспособно състояние. Един от методите за контрол и анализ на повредите и отказите настъпили в машините е прилагането на методиката „ Модел на отказа и анализ на ефекта от него” (FMEA). [1]

Целта на настоящата работа е, чрез прилагане на методиката FMEA, при съвременната земеделска техника у нас, да се създадат база данни, въз основа на които да се прилага рационална стратегия при поддържането на машините в работоспособно състояние съобразно конструктивните им особености.
Изложение

Методът на FMEA е разработен през 1949г. за въоръжените сили на САЩ. В началото на 60-те години се развива като метод за осигуряване качеството на APOLO проектите на NASA и АЕЦ. По късно през 1970г. FORD MOTOR COMPANY представя методът в автомобилната индустрия. Моделът за отказите и анализ на ефектите от тях (FMEA) е методика, за анализ на потенциалните повреди и откази в зависимост от тяхната сложност и вероятност на появяване при използване на машините по предназначение. По своята същност представлява превантивен метод за поддържане изправността и работоспособността на възли и агрегати. FMEA дава възможност да се локализират потенциалните откази, въз основа на съществуващи база данни за подобни възли и агрегати, като с нейното прилагане се постига минимизиране на разходите и ресурсите при поддържането на техниката в работоспособно състояние. Тази методика е използвана в индустриалното производство и при различните фази от жизнения цикъл на изделията. Понастоящем тя намира все по-често приложение в сферата на сервизната дейност при изделия с различно предназначение.

FMEA метода има 3 основни задачи за решаване:

• 
  да се открият и оценят потенциалните откази и причината за тяхното възникване.
  
• 
  да се регламентират съответните въздействия, въз основа на които да се намалят до минимум или предотвратят възникването на откази.
  
• 
  Въз основа на резултатите от прилагането на методиката FMEA да се създаде и поддържа база данни.
  

Известно е, че отказът представлява събитие, което се изразява в нарушаване работоспособното състояние на машините. Необходимо е да отбележим, че под отказ се разбира не само пълното нарушаване функционирането на изделието, но и влошаване на неговите основни параметри до ниво, по ниско от установените граници. Анализа на ефекта от отказите се занимава с последствията които са се получили след неговото появяване. Отказите са подредени по приоритет взависимост от тяхната сложност; от последствията които ще настъпят след появяването им, от вероятността за появяването им, от това колко лесно могат да бъдат локализирани. С прилагането на методиката FMEA се дава възможност за ранжиране на отказите като се започне от тези, които са със сериозни последствия при фактическото им проявяване не само за повредените елементи, но и за елементите, които се намират в непосредствена кинематична връзка с тях.

При появата на отказа в машината се нарушават определени функции. Последните могат да бъдат разделени на първични и вторични. Първичната функция е тази, при чието нарушение машината не може да се използва по предназначение. При нарушаване на вторичната, машината запазва работоспособното си състояние, но не отговаря на определени изисквания, свързани с екологичните, ергономичните, технологичните, икономически и др. показатели. Методиката FMEA дава отговори на въпроса, дали е целесъобразно вследствие на нарушената функция машината да се използва по предназначение или не. Същата е целесъобразно да се използва:

• 
  при проектиране на нови изделия
  

• 
  при разработване на стратегия за поддържане на нови или модифицирани изделия
  
• 
  за подобряване на съществуваща система за сервиз на изделията
  
• 
  за анализираме на причинно следствените връзки относно възникването на отказите в определени системи и подсистеми.
  
• 
  Провеждане на периодично обобщаване на резултатите от анализите за възникването на отказите през целия жизнен цикъл на машините и вземане на решение за подобряване на надеждностните им показатели.
  

1. 
   Определяне функцията на машината.
   
2. 
   Определяне потенциалните модели на отказа.
   
3. 
   Изготвяне на списък с вероятните последствия от настъпването на отказа.
   
4. 
   Определяне значимостта (тежестта ) на последствията от отказа.
   
5. 
   Определяне интензивността на отказите.
   
6. 
   Определяне контролопригодността и достъпността на конструкцията свързана с локализиране на отказа.
   
7. 
   Калкулиране на RPN - рисков приоритетен номер за последствията от отказа .
   
8. 
   Определяне тежестта на отказа след ранжирането.
   
9. 
   Предприемане на действия за предотвратяване или намаляване на риска от възникване на отказа.
   
10. 
    Калкулиране на RPN след предприетите действия.
    

От съществено значение е да се отбележи, че всеки отказ може да има различни последствия и с различно ниво на тежест. Въз основа на това трябва да се даде индивидуална оценка, в зависимост от степента на последствията от съответния отказ. (табл. 1)

Таблица 1.

Значение на отказа S

Въз основа на базата данни се определя интензивността на появяване на отказите. Когато такива не са налични или са крайно недостатъчни, трябва да се прогнозира вероятността от поява на отказите въз основа на методите и средствата използвани в теория на надеждността. (табл. 2)

Интензивност на поява O

Оценката за определяне на причинно следствените връзки за възникване и локализиране на отказа до голяма степен се определя от контролопригодността, достъпността и от наличието на съответната контролно-диагностична апаратура. (таблица 3).

Откриване причината за отказа D

Определянето на RPN (рисков приоритетен номер) се пресмята:

O - интензивност на поява на отказа и

D - откриване причината за отказа

Той е от съществено значение т.к. всеки един FMEA метод е различен.

С използването на методиката FMEA при поддържането на машините се намалява и предотвратява появата на откази, с което се подобряват и надеждностните показатели на машините. Със създаването на базата данни се дава възможност за избор на оптимална стратегия за поддържане на машините в работоспособно състояние, при минимум разход на средства и материали и прогнозиране на остатъчния им ресурс. За нейното прилагане са необходими високо квалифицирани кадри в областта на поддържането на техниката.

[1] D. H. Stamatis, Failure mode and effect analysis: FMEA from theory to execution

[2] R. E. McDermott, The basics of FMEA, 2^nd Edition
За контакти:

Доц. д-р Д. Бекана, Катедра “Ремонт надеждност и химични технологии”, Русенски университет “Ангел Кънчев”, тел.: +359 888 701, е-mail: dbekana@uni-ruse.bg

Моделът на отказа и на ефекта от него (FMEA) за колесен трактор. Таблица 1.

Моделът на повредата и анализът на ефекта от нея (FMEA) за колесен трактор Таблица 2.