1. Введение

По данным главы ассоциации «Российские автомобильные дилеры» в 2025 году количество легковых автомобилей в нашей стране увеличилось до 46,2 млн. штук, при этом, большинство из них — старше десяти лет, по итогам 2025-го года их доля составила 72%. Увеличение среднего возраста автомобилей повышает актуальность вопросов анализа условий эксплуатации, их влияния на изменение состояния автомобиля и показателей надежности. Условия эксплуатации автомобиля определяют не только скорость старения его агрегатов и систем, но и безопасность его использования [1]. В различных условиях показатели надежности автомобилей за одинаковую наработку будут неодинаковы, что может повлиять и на показатели эффективности технической эксплуатации [2].

Большинство классических работ отечественных исследователей, например, таких как Авдонькин Ф.Н., Денисов А.С., Захаров Н. С., Зорин В.А. и др., посвящены анализу влияния различных режимов работы и условий эксплуатации автомобиля на механические неисправности. В работах анализируются факторы, от которых зависит износ деталей и других агрегатов автомобиля, предлагаются методики определения зависимости износа деталей от пробега, прогнозирование износа [3], обосновываются закономерности изнашивания и разрушения деталей в процессе эксплуатации [4].

Современные публикации предлагают методики определения предельного возраста автомобилей с учетом интенсивности их использования [5], методики анализа и оценки опасности и рисков автомобильных транспортных средств при использовании в различных климатических условиях с целью повышения надёжности и безопасности эксплуатации автомобиля благодаря предупреждению отказов и предотвращению возможных аварий [6].

В ХХ веке обеспечение исправности механических систем автомобиля гарантировало его успешную эксплуатацию, но автомобиль ХХI века — это сложная экосистема из большого количества компонентов, модулей и программ, поэтому большое значение приобретает состояние электроники и качество программного обеспечения. Влиянию условий эксплуатации автомобиля на возникновение неисправностей электрической системы и проблем, связанных с программным обеспечением блоков управления, уделяют внимание лишь единицы исследователей [7]. Однако, на наш взгляд, в современных условиях анализ именно этих видов неисправностей особенно актуален.

Целью данного исследования является оценка влияния факторов, связанных с условиями эксплуатации автомобиля, на возникновение неисправностей различного характера и потенциальное снижение показателей надежности. Особый интерес представляет оценка влияния условий эксплуатации автомобиля на неисправности электрической системы и проблемы с программным обеспечением.

2. Методы и принципы исследования

Для проведения исследования использованы экспертные оценки, которые эффективно дополняют методы математического моделирования и являются популярным инструментарием для подготовки и разработки решений в различных сферах [8]. Экспертные методы позволяют проводить анализ в условиях недостатка данных, когда отсутствует достаточный объем результатов статистических наблюдений.

С целью реализации выбранного метода авторами была разработана анкета, состоящая из трех частей, по которой был проведен опрос группы из 12 экспертов из сервисных центров BMW Санкт-Петербурга, Москвы, Новосибирска, Магадана, Батуми и др., имеющих большой опыт работы в сфере сервиса и ремонта автомобилей. Выбор экспертов из разных городов и природно-климатических зон позволил получить более общую информацию, не связанную с особенностями эксплуатации автомобилей в конкретных дорожных и климатических условиях.

Количественный и качественный состав группы экспертов был подобран таким образом, чтобы обеспечить достаточный уровень компетентности и согласованности [9].

Подробная информация об экспертах представлена в Табл. 1.

В первой части анкеты экспертам было предложено оценить шесть групп факторов, потенциально влияющих на состояние автомобиля, в зависимости от степени их важности. Самому важному, по мнению эксперта, фактору следовало присвоить 6 баллов и далее по убыванию. Наименее важному следовало присвоить 1 балл, повторы оценок не допускались.

В специальной литературе существуют различные подходы к классификации факторов, влияющих на условия эксплуатации автомобилей

[10][11]

- дорожные условия и рельеф местности;

- условия и интенсивность движения;

- природно-климатические условия;

- сезонные условия;

- агрессивность окружающей среды;

- эксплуатационно-производственные факторы.

Вторая часть анкеты представляла собой таблицу «факторы влияния

—

Классификация неисправностей автомобиля может быть произведена с использованием различных подходов и принципов

[12]

- неисправность механической части автомобиля;

- неисправность электрической системы автомобиля;

- проблемы, связанные с программным обеспечением блоков управления автомобиля.

Третья часть анкеты предполагала заполнение экспертами таблицы «риски возникновения неисправностей автомобиля

—

Надежность можно охарактеризовать, как способность автомобиля выполнять функции по основному назначению в установленных условиях эксплуатации, сохраняя в заданном интервале времени или пробега заданные значения эксплуатационных показателей

[13]

Надежность является сложным комплексным свойством, поэтому в экспертной анкете характеристика надежности включала в себя несколько составляющих: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость.

В качестве инструмента анализа анкет экспертов выбран метод решающих матриц Г.С. Поспелова

[14]

Использовались следующие обозначения:

Ф1Missing Mark : sub,…,Ф6Missing Mark : sub

—

W=(w1Missing Mark : sub,…,w6Missing Mark : sub), wiMissing Mark : sub≥0

—

A6×3Missing Mark : sub=(aijMissing Mark : sub)

—

Матрица Р1×3Missing Mark : sub, равная произведению матриц W1×6Missing Mark : sub и A6×3Missing Mark : sub, дает сравнительную оценку рисков неисправностей. Для анализа удобнее использовать соответствующей нормированной матрицей D1×3Missing Mark : sub=(djMissing Mark : sub):

B3×4Missing Mark : sub=(bjkMissing Mark : sub)

——

C1Missing Mark : sub, C2Missing Mark : sub, C3Missing Mark : sub,C4Missing Mark : sub

—

3. Результаты и обсуждение

Средние значения ранжирования факторов экспертами в первой части анкеты, представленные в Табл.2.

В результате нормирования получены значения весовых коэффициентов факторов, которые представленные в виде матрицы-строки W1×6Missing Mark : sub:

По мнению экспертов, наибольшее влияние на состояние автомобиля оказывают эксплуатационно-производственные факторы (0,227) и дорожные условия и рельеф местности (0,202); наименьшую оценку эксперты в среднем поставили группе факторов, связанных с сезонными условиями (0,103).

Обработка ответов экспертов на вторую часть анкеты позволила получить средние значения оценок степени влияния факторов на возникновение неисправностей, представленные в Табл.3.

Нормированием средних значений оценок степени влияния факторов на возникновение неисправностей получены элементы матрицы рисков A6×3Missing Mark : sub, элемент которой aijMissing Mark : sub характеризует долю влияния i-го фактора на риск неисправности j-го вида:

Элементы матрицы D1×3Missing Mark : sub характеризуют долю риска возникновения конкретного вида неисправности в общей системе рисков, сформировавшихся под влиянием рассматриваемой системы факторов:

Таким образом, под воздействием шести рассматриваемых факторов механические неисправности возникают практически в 42% случаев, на проблемы с электрической системой автомобиля приходится почти 31% неисправностей, оставшиеся 27% — это проблемы с программным обеспечением блоков управления автомобиля. Следует отметить, что в результате обработки второй части анкет экспертов довольно высокая оценка (0,273) пришлась на риск возникновения проблем с программным обеспечением, а неисправности электрической системы по мнению экспертов составляют почти треть (0,308) всех случаев.

Аналогично обработаны средние оценки экспертов третьей части анкеты — таблицы «риски неисправностей-сценарии потери надежности автомобиля», представленные в Табл.4.

Расчет элементов матрицы «риски неисправностей – сценарии снижения надежности автомобиля» дал следующий результат:

После нормирования произведения матриц d1×3Missing Mark : sub и B3×4Missing Mark : sub получена оценка вероятностей сценариев снижения надежности:

Элементы матрицы сценариев V1×4Missing Mark : sub можно рассматривать как характеристику вероятности проявления каждого из возможных сценариев снижения надежности автомобиля. Наибольшее значение вероятности при сложившейся системе факторов получил сценарий снижения надежности автомобиля, связанный со снижением показателя безотказности (0,369), немногим меньше

—

В исследованиях с применением экспертных оценок большое значение имеет согласованность экспертных мнений

[15]

Наименее согласованными оказались мнения экспертов при заполнении первой части анкеты при ранжировании факторов по степени важности

——

4. Заключение

В работе проведена оценка влияния факторов, связанных с условиями эксплуатации автомобиля, на возникновение неисправностей различного характера, а также их взаимосвязь со снижением показателей надежности. На основании экспертных оценок построена трехуровневая модель «факторы влияния — риски неисправностей — сценарии снижения надежности», при помощи решающих матриц рассчитаны структура рисков неисправностей автомобиля (как промежуточный результат) и априорные вероятности возможных сценариев снижения надежности автомобиля.

В результате обработки экспертных мнений установлено, что состояние автомобиля в процессе эксплуатации наиболее подвержено влиянию эксплуатационно-производственных факторов и дорожных условий. В результате воздействия различных факторов чаще всего возникают механические неисправности, однако, довольно высокий процент неисправностей связан с электрической системой автомобиля и программным обеспечением блоков управления. По оценке экспертной группы снижение надежности автомобиля при сложившейся системе факторов будет связано в основном со снижением показателей безотказности и долговечности.

Предложенная модель может быть использована для дальнейших исследований: изменяя оценки весовых коэффициентов факторов, можно оценивать и эластичность факторов по отношению к рискам возникновения неисправностей систем и компонентов автомобиля, а также анализировать сценарии снижения надежности автомобиля.

Следует отметить, что экспертные оценки, даже при высокой степени согласованности мнений экспертов, представляют собой субъективные мнения. Изменение состава экспертной группы может привести к изменению значений исследуемых показателей, что следует учитывать при формулировке выводов и использовании результатов таких оценок.

The additional file for this article can be found as follows: