Mathematical models for assessing the reliability of agricultural machinery, taking into account the influence of military factors in the front-line territory

Abstract

As the requirements for the quality of agricultural machinery and its working conditions increase, so do the demands on its maintainability, in particular its reliability. Failure for technical reasons or due to any external factors will result in the non-achievement of the goals set, and thus in a loss of performance. Today, as a rule, there is an insufficient level of reliability of agricultural equipment during operation, and this issue receives special attention in the territories that are located in the front-line zone in the east of Ukraine in the Donetsk and Luhansk regions. This is caused by both design solutions and imperfect models that are used during projecting. In addition, external factors that can significantly affect production activities are not taken into account. These include climatic conditions, natural disasters, personnel readiness, i.e. the human factor, as well as the factor of the consequences of an armed conflict. Therefore, the purpose of the article is to offer a mathematical model for assessing the reliability of agricultural machinery, taking into account the military factor in the front-line territory. The authors provide an analytical expression of the mathematical model for assessing the reliability of agricultural machinery, taking into account the influence of external military factors. This issue is gaining special attention in the front-line territories in eastern Ukraine, where a significant part of the acreage is also located. The proposed mathematical model, in contrast to the previous ones, will allow taking into account the wear and timerelated deterioration of components of agricultural machinery, as well as external military factors (damage to equipment and personnel, damage due to collision with munitions, etc.). This mathematical model can be used to set the uptime requirements for agricultural machinery in a more reasonable manner and thereby increase its productive performance. During the research, methods of probability theory were used at the stage of determining the necessary probabilities of trouble-free operation of agricultural machinery, as well as methods of queuing theory, reliability theory of technical systems and mathematical modelling when determining the maintenance time of agricultural machinery samples for failure under various conditions of its application.

Із підвищенням вимог до якості техніки сільського господарства та умов її роботи, як наслідок, зростають вимоги до її надійності, зокрема до безвідмовності. Відмова з технічних причин або від будь-яких зовнішніх факторів призведе до недосягнення поставленої мети, а й значить до зниження продуктивності роботи. На сьогодні переважно спостерігається недостатній рівень безвідмовності техніки сільського господарства під час експлуатації, особливої уваги це питання набуває на територіях, які знаходяться у прифронтовій зоні на сході України в Донецькій та Луганській областях. Це викликано як конструкторськими рішеннями, так і недосконалістю моделей, які застосовуються під час проектування. Крім того, не враховуються зовнішні фактори, які суттєво можуть вплинути на виробничу діяльність. До них можна віднести кліматичні умови, стихійні лиха, підготовленість персоналу, тобто людський фактор, а також фактор наслідків збройного конфлікту. Тому метою статті є запропонувати математичну модель оцінювання безвідмовності техніки сільського господарства з урахуванням воєнних факторі у прифронтовій території. Автори наводять аналітичний вираз математичної моделі оцінювання безвідмовності техніки сільського господарства з урахуванням впливу зовнішніх воєнних факторів. Особливої уваги це питання набуває на прифронтових територіях на сході України, де знаходиться також значна частина посівних площ. Запропонована математична модель, на відміну від попередніх, дозволить врахувати зношення, старіння комплектуючих зразків техніки сільського господарства, а також зовнішні воєнні фактори щодо ураження техніки та персоналу, пошкодження її унаслідок зіткнення з боєприпасами тощо. За допомогою даної математичної моделі можна більш аргументовано задавати вимоги з безвідмовності зразків техніки сільського господарства, тим самим підвищити їх продуктивну роботу. Під час дослідження було використано методи теорії ймовірностей на етапі визначення необхідних ймовірностей безвідмовної роботи сільськогосподарської техніки, а також методи теорії масового обслуговування, теорії надійності технічних систем та математичного моделювання під час визначення часу обслуговування зразків сільськогосподарської техніки на відмову за різних умов її застосування.