Введение и актуальность исследования

Большие объемы угледобычи, высокая трудоемкость и стоимость транспортирования горной массы на предприятиях с открытым способом добычи полезных ископаемых обуславливают регулярное проведение работ по повышению эффективности эксплуатации карьерных автосамосвалов.

Комплексная количественная оценка уровня качества эксплуатации карьерных автосамосвалов, как горных транспортных машин, в настоящее время не производится, потому что пока отсутствует удобная, общепринятая и достаточно объективная методика такой оценки с учетом условий эксплуа­тации. Отсутствие единой методики для карьерного технологического авто­транспорта ограничивает поиски путей повышения эффективности его ис­пользования и приводит к неразберихе и субъективизму в оценках.

В настоящее время все методы оценки качества делятся на следующие группы [1]:

• дифференциальный — метод оценки, основанный на использовании единичных показателей качества;
• комплексный — метод, основанный на использовании комплексных показателей;
• смешанный — метод, основанный на одновременном использовании единичных и комплексных показателей.

Наибольшее развитие и применение во всех отраслях народного хозяй­ства получили комплексные методы, основанные на решении многокритери­альных задач. В наиболее общем случае метод количественного определения комплексного показателя качества может быть представлен следующим алго­ритмом [8]:

• получение единичных значений различных показателей качества в одном масштабе путем приведения их к относительным безразмерным еди­ницам и определение на их основе групповых показателей качества;
• перемножение приведенных значений групповых показателей на со­ответствующие коэффициенты весомости;
• вычисление значения группового показателя, которое и принимается за комплексный показатель качества.

Разница в подходах к учету отдельных показателей определяет и отли­чия методов комплексной оценки.

Следует отметить, что все отраслевые методики являются методиками комплексной оценки, большая часть из которых предполагает использование коэффициентов весомости, определенных экспертным методом.

Анализ также показал, что частью из них рекомендуется в качестве ба­зовых машин принимать реально существующие образцы; в другой части ме­тодик в качестве базовых приняты фиктивные (условные) эталоны.

Оценки отдельных свойств определяются как некоторая зависимость их от соотношения соответствующих показателей рассматриваемых машин и ба­зового образца:

                                      ,             (1)

где Рij- показатель рассматриваемой машины;

- показатель базового образца.

Наиболее простой, не требующей большого объема исследовательских работ, является линейная зависимость, то есть:

                                            ,                   (2)

В настоящее время большинство методик используют именно такие линейные зависимости [6]. Однако такие зависимости, как показали исследования ряда ученых, главным образом зарубежных [9, 10, 11], имеют место не всегда. Было доказано [9], что формулы (2) спра­ведливы лишь при отсутствии ограничений в значениях единичных показате­лей. При наличии ограничений Р_прj оценки показателей рекомендуется определять по формуле:

                                                                                         (3)

Формула (3), хотя внешне и незначительно отличается от формулы (2), но описывает уже нелинейную зависимость.

В ряде методик [10,11] предлагаются еще более ярко выраженные нелинейные зависимости, главным образом экспоненциального типа. Такие зависимости, по мнению авторов, позволяют получить более точные и досто­верные оценки, однако требуют гораздо большего объема исследовательских работ по сравнению с линейными и нелинейными типа (2) и (3), и поэтому область их применения ограничена.

Таким образом, анализ показывает, что методика комплексной оценки должна давать возможность часть свойств машины, улучшение которых од­нозначно вызывает пропорциональное улучшение качества во всем диапазоне изменения их показателей, оценивать по линейной зависимости. Вместе с тем, единичные показатели, имеющие ограничения, должны оцениваться по нелинейной зависимости, определяемой формулой (3).

Комплексный метод характеризует связь между отдельными свойства­ми рассматриваемых машин и предусматривает возможность объединения оценок отдельных свойств в комплексную оценку. В существующих методи­ках для сведения единичных оценок показателей воедино используется три основных вида средневзвешенных величин: среднеарифметическая, средне­геометрическая и среднегармоническая.

Большинство отечественных и зарубежных исследователей при разра­ботке методов комплексной оценки качества отдают предпочтение средне­арифметической, благодаря простоте вычисления, а также тому обстоятельст­ву, что ее результат в равной степени зависит от всех усредняемых величин [4].

Другие специалисты считают второе из названных достоинств недос­татком. Отмечается [2], что чем больше разброс оценок отдельных свойств, тем менее правомерно применять среднеарифметическую, при пользовании которой это обстоятельство не учитывается. Применение среднеарифметиче­ских значений в этом случае повышает результат оценки, искусственно по­вышая уровень качества машины. При тех разбросах значений параметров, которые существуют у реальных машин, среднеарифметическая величина на 7—18% больше среднегеометрической [5], которая общепринята в технике (средний размер на допуск размера в теории допусков и посадок ISO).

В этой связи предлагается использовать среднегеометрическую, кото­рая учитывает разброс показателей вокруг среднего значения и обращается в ноль, если оценка одного из свойств равна нулю. Однако вместе с тем средне­геометрическая требует большого объема более сложных вычислений. При­менение ее является обоснованным в том случае, когда обобщенный показа­тель качества приближенно является произведением определенных степеней единичных показателей [4]. Такая зависимость имеет место, например, во многих задачах надежности технических устройств.

В последнее время все большее число специалистов проявляют интерес к среднегармонической. Эта функция занимает промежуточное положение между среднеарифметической и среднегеометрической и объединяет в себе достоинства первой и второй и все более широко используется в исследова­ниях [6, 2, 3].

В [12] предложен графический метод оценки технического уровня (ка­чества) объектов техники. Суть его состоит в следующем.

По различным источникам определяется перечень наиболее близких к оцениваемому объекту отечественных и зарубежных аналогов. Выявляется ограниченное число параметров, наиболее полно характеризующих объект. В технических характеристиках аналогов отмечаются максимальные значения каждого из выбранных параметров. Эти значения принимаются за единицу (за 100%), так как они являются наилучшими из достигнутых в данной области. Из полюса проводят лучи, углы между которыми равны и число которых рав­но числу выбранных характерных параметров. На этих лучах откладывают одинаковые отрезки, пропорциональные коэффициентам значимости каждого параметра, каждый из которых характеризует наивысшее значение одного из параметров. При этом для параметров, играющих негативную роль, берутся их обратные величины. Полученные на лучах соседние точки соединяют между собой.

Образовавшийся таким образом многоугольник характеризует мировой уровень качества данного вида оборудования, поскольку построен он по наи­лучшим значениям всех аналогов. Можно сказать, что данный многоугольник характеризует гипотетическое изделие с параметрами, соответствующими наилучшим мировым образцам, созданным к настоящему времени в данной области.

Затем на тех же лучах откладывают значения параметров конкретного объекта, также пропорциональные коэффициентам значимости параметров. Соседние точки соединяют. При этом получаются многоугольники, распола­гающиеся внутри базового, и характеризующие уровень качества каждого конкретного объекта относительно мирового. Можно утверждать, что пло­щадь каждого этого многоугольника пропорциональна уровню качества изо­бражаемого им объекта.

Однако на практике пользоваться этими площадями неудобно. Поэтому уровень качества предлагается определять как соотношение площадей внут­реннего (оцениваемого объекта) и внешнего (базового объекта) многоуголь­ников. Для устранения недостатка, связанного с тем, что площади много­угольников пропорциональны квадрату длин лучей, предлагается извлекать корень квадратный из соотношения площадей многоугольников.

Таким образом, имеем:

                                    ,        (4)

где F_o - площадь многоугольника на диаграмме сравниваемого объекта;

F_s — площадь многоугольника на диаграмме, объекта, характеризующего

мировой уровень.

Площадь каждого многоугольника можно определить как:

       +…++)                                                              (5)

                                  ,       (6)

где  — единичные показатели качества.

Таким образом, после подстановки получим:

                          ,                                                              (7)

По полученным диаграммам можно легко судить как об уровне качест­ва отдельного параметра, так и объекта в целом. Однако величина показателя у зависит от последовательности расположения единичных радиус-векторов q_j на диаграмме. Проведенные расчеты показали [8], что разность между минимальным и максимальным значениями показателя у в зависимости от последовательности расположения единичных показателей на диаграмме мо­жет достигать 25 - 30%, что существенно влияет на точность оценки уровня качества. Следовательно, показатель у может быть использован только как вспомогательный.

В 1979 г. одним из ведущих специалистов в области надежности и каче­ства горных машин Солодом Г. И. была предложена методика безэкспертной оценки качества горных машин, основанная на использовании функциональ­ного критерия и динамичной модели эталонной (базовой) системы [2, 3].

Функциональный критерий представляет собой единицу измерения, на основании которой можно количественно оценить выполнение машиной сво­ей функции. Автор представляет его в виде:

                                                 λ=QW                      (8)

где Q - производительность горной машины по выполнению своей функции в заданных условиях;

W — удельная энергия процесса выполнения машиной своей функции в этих условиях.

Удельные значения остальных параметров представляют собой отно­шение конкретного параметра к функциональному критерию. Динамичная модель эталонной системы представляет собой совокупность лучших удель­ных показателей параметров рассматриваемой совокупности машин. Сравне­ние показателей качества производится по отношению к эталону. Комплекс­ный показатель качества определяется в виде отношения суммарных значе­ний уровней качества по единичным показателям рассматриваемой машины к аналогичным уровням качества эталонной системы.

Сопоставляя данный функциональный критерий с другими обобщен­ными параметрами, предложенными, например, в работах [4], можно отметить его универсальность. В той или иной интерпретации его можно применить для оценки качества широкого круга машин.

В качестве основных преимуществ данной методики можно отметить следующие:

• позволяет оценивать функционально-однородные машины разных ти­поразмеров, типов и конструктивных исполнений;
• имеет прогрессивные динамические базовые показатели;
• исключает субъективность, особенно при комплексной и обобщенной оценках качества;
• допускает оценку качества по различному количеству показателей;
• не ограничивает конструкторов и работников эксплуатационных служб в выборе решений при проектировании и эксплуатации машин.

Кроме того, при анализе этой методики обнаруживается оригинальный вариант безэкспертной оценки весомости отдельных свойств. Одно из основ­ных положений методики заключается в том, что оценка качества произво­дится не по абсолютным значениям единичных показателей, а по удельным, получаемых как частное от деления абсолютных значений на функциональ­ный критерий, отражающий цель оценки качества. А поскольку функцио­нальный критерий зависит от единичных показателей в различной степени (в силу разной их весомости), то эта методика, хотя и в неявном виде, позволяет учесть весомость каждого из единичных показателей в обобщенном уровне качества. Это свойство данной методики впервые было отмечено в [8].

Выводы

В результате анализа выявлено, что отличие используемых в данной методике коэффициен­тов участия от общепринятых коэффициентов весомости, заключается в сле­дующем. Коэффициенты весомости показывают действительное значение до­ли единичных показателей в совокупности всех принятых к рассмотрению, а коэффициенты участия каждого показателя устанавливают, какое предпочте­ние отдается каждому из единичных показателей при сведении их воедино для определения комплексного показателя.

Проведенный анализ показал, что наиболее перспективной, отвечаю­щей принципам квалиметрии и законам системотехники, является методика оценки качества. На ее основе целесообраз­но разработать методику оценки качества эксплуатации карьерных автосамо­свалов.