Эффективность управления техническим состоянием зерноуборочных комбайнов с применением экспертных систем

Управление техническим состоянием машин рассмотрено в трех аспектах: интеллектуальном, информационном и физическом. Выявлена необходимость снижения нагрузки на оператора в интеллектуальном и информационном аспектах. Приведено описание экспертной системы для диагностирования зерноуборочных комбайнов. Представлены данные экспериментальных исследований эффективности применения экспертной системы при управлении техническим состоянием зерноуборочных комбайнов «Дон» зерноуборочный комбайн нагрузка.

Состояние вопроса и задачи исследования.

Эффективность сельскохозяйственного производства во многом определяется степенью механизации технологических операций и техническим уровнем машин. Средством механизации уборки зерновых, подсолнечника, кукурузы и других культур является зерноуборочный комбайн (ЗК), одна из наиболее сложных машин в современном сельскохозяйственном производстве. Большую часть (80%) зерноуборочной техники в России составляют комбайны «Нива», «Дон», «Вектор», «ACROS» производства ООО «Комбайновый завод «Ростсельмаш» [1].

Управление техническим состоянием машин (в частности, зерноуборочных комбайнов) можно рассматривать в трех аспектах: информационном, интеллектуальном и физическом (рисунок 1). В информационном аспекте — это сбор и обработка данных о техническом состоянии машины. Информация о техническом состоянии может быть получена органолептически, либо с помощью технических средств диагностирования — встроенных контрольно-измерительных приборов (штатное диагностирование), специальных измерительных приборов, информационно-измерительных диагностических комплексов (ИИДК). Интеллектуальный аспект — формирование алгоритма диагностирования, анализ информации о техническом состоянии и принятие управляющего решения. В физическом аспекте рассматривается реализация управляющего воздействия (ремонт, регулировка, включение резервных элементов).

О — оператор; ТСД — технические средства диагностирования.

(традиционные); ИИС — информационно-измерительная система;

ЭС — экспертная система Управление техническим состоянием машины в основном возлагается на оператора (комбайнера) или ремонтную бригаду, для которых наибольшая сложность связана с информационным и интеллектуальным аспектами, которые обусловливают высокие требования к квалификации оператора, к уровню применяемых технических средств диагностирования. Решение малоизученных и сложных задач технической диагностики «вручную» наталкивается на естественные трудности, связанные с необходимостью эвристической обработки больших объемов информации и логического анализа сложных взаимосвязанных процессов [2]. Значение данных факторов усиливается в условиях скоротечности уборочных процессов, высокой опасности ошибочной или запоздалой оценки технического состояния ЗК, что приводит к значительным потерям урожая и не позволяет получить возможный эффект.

Таким образом, обеспечение высокого качества работ по техническому обслуживанию ЗК во многом зависит от профессиональной компетентности персонала, которая заключается в глубоком знании конструкции машины и ее подсистем: механических систем, гидравлики, электрооборудования и др.

Обеспеченность и профессиональный уровень механизаторов, руководителей и специалистов инженерно-технической службы сельскохозяйственных предприятий — важнейшие факторы эффективного использования техники и, к сожалению, актуальные проблемы отрасли. Наиболее квалифицированные и активные специалисты покинули село еще в девяностые годы прошедшего века. В настоящее время ситуация не улучшается. Численность механизаторов ежегодно сокращается на 3 — 5%. Снижается доля механизаторов первого и второго классов в общей их численности (менее 60%). Приходящие в АПК молодые люди не только не являются профессиональными механизаторами, но и в подавляющем большинстве слабо подготовлены и не могут вести технологические процессы в адекватных окружающей среде режимах. Из общего числа работников инженерной службы сельскохозяйственных предприятий профессиональное образование имеют 70 — 75%, высшее — только 30 — 35% [3 — 5].

В условиях отсутствия централизованной системы обучения и повышения квалификации основным средством поддержания компетентности специалистов, занимающихся техническим обслуживанием, является наличие и постоянное обновление технической документации на уровне отдельных аграрных хозяйств. Техническая документация в основном поступает с новой машиной, либо с новым оборудованием. Учитывая специфику проводимых работ, методические пособия, маршрутные карты, руководства пользователя и т. п., выполненные в виде печатных изданий быстро приходят в негодность. Этим объясняется недостаточное количество необходимой технической документации. С другой стороны печатные издания (книги, плакаты и т. п.) не обеспечивают простоту редактирования и дополнения содержащихся в них знаний. При этом необходимо учесть, что в свободной продаже техническая документация, необходимая для организации технического обслуживания, практически отсутствует.

В связи с этим необходимо обеспечить поддержку оператора в информационном и интеллектуальном аспектах, либо вообще исключить его из этих сфер управления техническим состоянием. То есть необходимо автоматизировать процесс формирования информации о техническом состоянии и обеспечить поддержку принятия управляющих решений.

В физическом аспекте управление техническим состоянием может осуществляться персоналом невысокой квалификации. Но и в этом аспекте управление техническим состоянием может осуществлять автоматически, например, посредством включения резервных элементов. Однако такой подход вряд ли получит широкое применение в сельскохозяйственной технике.

Таким образом, необходимо «сместить» оператора к началу координат по «осям» интеллектуального и информационного аспектов, переложив его функции на интеллектуальные и информационно-измерительные системы (см. рисунок 1).