Аннотация: в статье рассматривается методика оценки стабильности функционир- ования электротехнической службы (ЭТС) при различных видах его деятельности, направленного для проведения специальных длительных наблюдений за электрооборудованием в условиях сельскохозяйственного производства во взаимосвязи с его эксплуатацией в отрасли, с целью анализа результатов эксплуатации основных видов электро- оборудования, и информационного обеспечения оптимизационных задач обслуживания ЭТС.
Проведенные исследования показывают, что при организации ЭТС, одной из важных задач является оценка результатов его деятельности. Предлагаемая методика оценки деятельности ЭТС, с использованием теории марковских процессов, основана на анализе случайного процесса переходов службы или обслуживаемого ею электрооборудования технологического объекта из одного состояния в другое. Эти переходы в основном зависят от технического состояния электрооборудования, в свою очередь обусловливающего производственную нагрузку и режимы работы ЭТС [1].
Электрооборудование технологического объекта, может находиться в одном из сле- дующих семи возможных состояний: ИСП – исправен, работает; НСП – неисправен, ожидает осмотра; ИДО – осматривается (подвергается измерениям, диагностируется, обслуживается); РЕМ – ремонтируется; КРК – корректируется режим работы электрооборудования, комплектуется; ЭМР – проводятся электромонтажные работы; МПН – осуществляется модернизация и пуско-наладка. Для анализа случайных процессов перехода в эти дискретные состояния был использован граф состояний (рисунок 1), вершины которого соответствуют состояниям электрооборудования, а дуги – переходам между ними. Вес дуги (i, j), связывающей вершины Si и Sj равен вероятности Pi,j перехода из первого состояния во второе.
КР
МП РЕМ
ИС
ЭМ ИД
Исходя из вышеприведенного, для общего случая, исходные данные для решения постав- ленной задачи, были сформулированы следующим образом.
Задан Марковский процесс переходов электрооборудования технологического объекта во множество состояний S0, S1, S2, …, Sn. В любой момент времени t может иметь место одно из событий x(t)=Si (i=0, 1, 2,…, n), которые образуют полную группу несовместных событий.
НC
Рисунок 1 – Диаграмма переходных вероятностей состояний электрооборудования.
Событие x(t)=Si состоит в том, что электрообору-дование в момент времени t находится в состоянии Si. Вероятность этого события Pi(t)=P(x(t)=Si (i=0, 1, 2, …, n)). Так как события x(t)=Si (i=0, 1, 2, …, n) образуют полную группу несовместных событий, то для любого момента времени t выполняется
n
«нормировочное» условие å Pi (t) = 1. Набор вероятностей Pi,,j разует матрицу Р, в
i=0
|
которой i может считаться индексом строки, а j – индексом столбца со следующей структурой:
Например, вероятность PИДО,РЕМ есть вероятность перехода исполнителей службы из состояния занятости измерением, диагностированием, обслуживанием (ИДО) в состояние ремонта (РЕМ). В любой заданный момент времени электротехническая служба находится в одном из семи указанных в матрице состояний.
Для заданного периода наблюдений над электрифицированными объектами О1, О2, О3, ..., Оk, вектор начальных распределений P0 для заданных состояний SИСП, SИДО, …, SНСП имеет вид Р0=(РИСП, РИДО, ..., РНСП).
Тогда, с помощью вектора начальных вероятностей и матрицы переходов, вычисляем стохастический вектор П, составленный из вероятностей P0(i) как
П » P0 Pn .
(1)
Приняв, исходя из длительности рассматриваемого периода, определенный шаг по времени, по (1) оцениваем состояние деятельности ЭТС.
Нами для расчетов были использованы результаты наблюдений [2] за состоянием 14 электрифицированных объектов трех хозяйствующих субъектов Кордайского района Жамбылской области при существующей организации обслуживания их электрообору- дования. Исследования проводились в течение 5 месяцев, с регистрацией данных в конце каждого рабочего дня. На основе полученных данных, было определено общее количество переходов служ-бы из ранее приведенных семи возможных состояний, в те же или другие состояния (таблица 1). Число переходов ИСП ®ИСП, ИСП ®КРК, ИСП ®ИДО и т.д., и их суммар-ные значения – это элементы матрицы переходных вероятностей. Кон- трольным соотношением являлось общее количество всех переходов – 14х(25-1)=336.
Таблица 1. Переходные вероятности состояний ЭТС и частота соответствующих переходов за наблюдаемый период (числитель - переходная вероятность, знаменатель - частота)
Состояние объекта |
ИСП |
КРК |
ЭМР |
ИДО |
РЕМ |
МПН |
НСП |
Сумма |
ИСП |
0,4261 75 |
0,1136 20 |
0,0340 6 |
0,0511 9 |
0,2159 38 |
0,0852 15 |
0,0738 13 |
1,00 176 |
КРК |
0,6428 18 |
|
|
|
0,3214 9 |
0,0357 1 |
|
1,00 28 |
ЭМР |
0,8235 14 |
0,0588 1 |
0,0588 1 |
0,0588 1 |
|
|
|
1,00 17 |
ИДО |
0,5909 13 |
|
0,0909 2 |
|
0,3181 7 |
|
|
1,00 22 |
МПН |
0,6315 12 |
0,0526 1 |
0,1052 2 |
|
0,1052 2 |
|
0,1052 2 |
1,00 19 |
НСП |
0,7647 13 |
|
0,1176 2 |
|
0,1176 2 |
|
|
1,00 17 |
173
PИСП,
PЭМР, PКРК,
|
|
% 2 = 0,959
58
56
54
% %
5 10
4 8
3 6
2
R 2 = 0,994
t
2
52 2 2
R = 0,994
КРК
50 май
июль а)
август
сентябрь
t, мес.
0 май июнь
июль
в)
август сентябрь
t, мес.
|
P PНСП, PИДО,
РЕМ
%
25
20
15
10
5
R 2 = 0,938
% PМПН
6 25
5 20
3 10
2 5
ИДО МПН
R 2 = 0,971
R 2 = 0,971
R 2 = 0,928
|
май июнь июль август сентябрь t, мес.
б)
00 май июнь июль август сентябрь
г)
t, мес.
|
а) ИСП, б) РЕМ, в) КРК и ЭМР, г) ИДО, МПН и НСП
Рисунок 2 – Динамика изменения технического состояния электрооборудования
174
Аналогичным образом оценивались изменения вероятностей состояния ЭТС в последующие июнь-сентябрь месяцы анализируемого года. Для ЭТС была предусмотрена эксплуатационно-технологическая структура исследуемых состояний в следующих пропорциях: ИСП=60%; КРК=4%; ЭМР=5%; ИДО=20%; РЕМ=3%; МПН=6%;
НСП=2%, т.е. начальное распределение вероятностей рассматриваемого марковского
процесса характеризуется вектором
P0 =(0,60; 0,04; 0,05; 0,20; 0,03; 0,06; 0,02). Были
систематизированы данные по изменению распределения вероятностей состояний электро- технической службы за время наблюдений.
Используя формулу (1), компоненты вектора P0 и данные по распределению вероятностей состояний электротехнической службы, с использованием программы Excel были рассчитаны изменения состояния электротехнической службы ИСП, РЕМ, КРК, ЭМР, ИДО, МПН и НСП (рис. 2).
Отображенные на рисунке 2, вместе с линиями тренда, значения величины коэффициента детерминации R2 характеризуют качество установленных зависимостей. Для использованной полиноминальной аппроксимации все приведенные коэффициенты близки к единице и являются статистически значимыми на уровне 0,01.
Исследованием полученных зависимостей установлено, что по виду состояния электро- оборудования РЕМ наблюдается положительная динамика. Это объясняется несовершенным проведением плановых профилактических мероприятий. Соответственно из-за этого увеличивается вероятность состояния НСП электрооборудования, ожидающего осмотра. Вероятность ИДО и ЭМР за рассматриваемый период неуклонно снижается. Как следствие, состояние ИСП имеет отрицательную динамику и исправное состояние остается нестабиль- ным. Состояние КРК за наблюдаемый период встречался чаще нормативного, а вероятность МПН практически не менялся и был близок к нормативному значению. Таким образом, в целом состояние электрооборудования не удовлетворяет требованиям производства, следовательно, необходимо совершенствование организации электротехнической службы.
- Кешуов С.А., Сапаков А.З. Методика выбора формы организации обслуживание сельскохозяйственного электрооборудования. //Материалы международной научно- практической конференции «Проблемы иновационного и конкурентноспособного развития агроинженерной науки на современном этапе», Алматы, Казахский национальный аграрный университет, 2008, C.199-202.
- Кешуов С.А., Сапаков А.З. Определение эффективного варианта технического обслуживания сельскохозяйственного электрооборудования передвижными электромастерскими //Вестник с.-х. науки Казахстана. 2008, № C.60-63.