авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |
-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Сибирская государственная

автомобильно-дорожная

академия (СибАДИ)»

В.Н. Иванов, Р.Ф. Салихов, М.Г. Груснев

ОПТИМАЛЬНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ

ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ

ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ, ТЕХНИЧЕСКОЙ

ЭКСПЛУАТАЦИИ И РАЗВИТИЯ ПАРКОВ

ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН

Монография

Омск СибАДИ 2013 УДК 625.76.08 ББК 39.311-06-5 И 20 Рецензенты:

д-р физ.-мат. наук, проф. А.А.Колоколов (Омский филиал Института математики им. С.Л. Соболева СО РАН);

д-р техн. наук, проф. Д.И. Чернявский (ФГБОУ ВПО «ОмГТУ») Монография одобрена редакционно-издательским советом академии.

Иванов В.Н.

И 20 Оптимальное планирование функционирования систем производственной, технической эксплуатации и развития парков дорожно строительных машин: монография / В.Н. Иванов, Р.Ф. Салихов, М.Г. Груснев.

– Омск: СибАДИ, 2013. – 196 с.

ISBN 978-5-93204-657- На основе накопленного опыта авторов и проведенных ими научных разработок, исследований в монографии представлены математические модели оптимального планирования функционирования систем производственной и технической эксплуатации и развития парков дорожно-строительных машин, на основе которых разработаны алгоритмы и программные обеспечения, позволяющие сократить трудоемкость принятия решений на производстве.

Проведены исследования по динамике изменения эксплуатационной производительности, продолжительности технических обслуживаний и ремонтов в процессе наработки дорожно-строительных машин. Предлагается методика по определению границ рациональной периодичности проведения технических обслуживаний и ремонтов дорожно-строительных машин, применение которых в математической модели позволяет окончательно установить её величину с учётом производственной и технической эксплуатации техники.

Монография рекомендуется к использованию для бакалавров, магистров направления «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов», аспирантов и специалистов, занятых управлением эксплуатационной работой, обеспечением исправного и работоспособного состояния дорожно-строительных машин Табл. 18. Ил. 76. Библиогр.: 200 назв.

ISBN 978-5-93204-657-9 © ФГБОУ ВПО «СибАДИ», ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ……………………………………………………………….……... Глава 1. ОПТИМАЛЬНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПАРКА ДОРОЖНО СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН ……………………………….……………... 1.1. Анализ работ, посвящённых оптимальному планированию функционирования системы производственной эксплуатации парка дорожно-строительных машин ……………………………………………… 1.2. Анализ работ, посвящённых оптимальному планированию функционирования системы технической эксплуатации парка дорожно строительных машин ………………………………………………………… 1.

3. Математическая модель оптимального планирования функционирования парка дорожно-строительных машин с учётом проведения профилактических мероприятий ……………………………… 1.3.1. Особенности математического описания функционирования системы производственной эксплуатации парка дорожно-строительных машин …………………………………………………………………………. 1.3.2. Математическое описание влияния периодичности технических обслуживаний и ремонтов на продолжительность использования машин, работающих на объекте …………………………… 1.3.3. Разработка математической модели оптимального планирования функционирования парка дорожно-строительных машин с учётом проведения профилактических мероприятий ……………………… 1.4. Совершенствование методики расчета рациональной периодичности технических обслуживаний и ремонтов дорожно- строительных машин ………………………………………………………… 1.4.1. Обзор работ, посвящённых нахождению периодичности технических обслуживаний и ремонтов дорожно-строительных машин.... 1.4.2. Методика расчета рациональной периодичности технических обслуживаний и ремонтов дорожно-строительных машин ……………..… 1.5. Экспериментальные исследования и результаты расчета рациональной периодичности, оптимального планирования функционирования парка дорожно-строительных машин с учётом проведения профилактических мероприятий ………………………………. 1.5.1. Объект и задачи экспериментальных исследований ………….. 1.5.2. Определение закономерности изменения эксплуатационной производительности и продолжительности проведения ремонтов скреперов ДЗ-11П от наработки …………………………………………….. 1.5.3. Определение закономерности изменения эксплуатационной производительности и продолжительности ремонтов бульдозеров ДЗ-110В от наработки ………………………………………………………... 1.5.4. Расчет рациональной периодичности проведения технических обслуживаний и ремонтов для скреперов ……………………………...…… 1.5.5. Расчет рациональной периодичности проведения технических обслуживаний и ремонтов для бульдозеров ……………………………...… 1.5.6. Влияние проведения профилактических воздействий на объём неплановых ремонтов машин ……………………………………..… 1.5.7. Пример расчёта эффективной структуры парка и проведения технических обслуживаний и ремонтов дорожно-строительных машин … Глава 2. ОПТИМАЛЬНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ПАРКА ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН ……………..………………... 2.1. Основные направления развития парка дорожно-строительных машин ……………………………………………………………………..…... 2.2. Анализ критериев и методик выбора единичных машин в процессе развития парка дорожно-строительных машин ……………………………. 2.3. Анализ работ, посвящённых вопросам развития парка дорожно строительных машин ………………………………………………………… 2.4. Алгоритм управления эффективностью эксплуатации парка дорожно-строительных машин с учётом его обновления …………………. 2.5. Совершенствование математической модели оптимального планирования развития парка дорожно-строительных машин …………… 2.6. Пример расчёта оптимального планирования развития парка дорожно-строительных машин дорожной организации …………………… ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………... Библиографический список ……………………………………………….. ВВЕДЕНИЕ Важным условием снижения расходов федерального бюджета является внедрение эффективных научных разработок в дорожном хозяйстве, использование новых качественных материалов, применение передовых технологий, которые позволяют существенно увеличивать сроки службы дорожных сооружений, повышать безопасность дорожного движения. Сегодня инновации находят применение во всех сферах дорожного хозяйства создаются новые уникальные строительные материалы, в том числе с применением нанотехнологий, используются самые современные дорожные машины и оборудование, внедряются уникальные технологии строительства искусственных сооружений, автоматизированные системы планирования выполнения производственных работ на объектах строительства.

В перечень основных задач дорожно-строительного комплекса входят своевременное выполнение запланированных объемов строительства и их соответствие стандартам качества. Связано это, прежде всего, с увеличением объёмов перевозимых грузов, развитием и ростом товарно-экономических взаимоотношений не только между соседними областями и регионами, но и в масштабах целой страны.

Наряду с развитием технологий строительства, конструкций машин, ввиду недостаточного финансирования эксплуатационных организаций на муниципальном и региональном уровнях многие предприятия испытывают финансовые затруднения и не готовы к крупным капитальным вложениям в собственное развитие. Для поддержания конкурентоспособности необходимо искать внутренние резервы и разрабатывать эффективную стратегию функционирования и развития предприятия, в том числе парка машин.

В первой главе монографии рассматриваются вопросы оптимального планирования функционирования систем производственной и технической эксплуатации парка дорожно строительных машин (ДСМ).

Под оптимальным планированием понимается система методов обоснования наилучшего с точки зрения поставленной цели и объективных условий плана развития народного хозяйства, отраслей и отдельных предприятий, в том числе и дорожно-строительных.

Оптимальное планирование функционирования парка ДСМ призвано обеспечивать наилучшее использование имеющегося у него производственного потенциала на ранее достигнутом уровне и строится на основе экономико-математических моделей объектов всех уровней, алгоритмов и машинных программ, методов анализа и оценок результатов. При оптимальном планировании широко применяются оптимизационные экономико-математические методы и ПЭВМ.

Отличием предлагаемой математической модели является учёт влияния сроков строительства, трудоёмкости проведения плановых профилактических мероприятий, корректирования моментов их проведения на оптимальное распределение машин по объектам строительства, фонд рабочего времени. При этом производственно ремонтная база должна стремиться также к равномерности загрузки и сокращению простоев своих ремонтных постов. Такой подход позволяет одновременно эффективно управлять двумя системами эксплуатации парка ДСМ – производственной и технической.

Большое количество работ уделено изменению технико экономических показателей в процессе эксплуатации ДСМ, а именно:

увеличению расхода топлива, падению технической производительности вследствие затупления режущих элементов в зависимости от наработки, изменению технической производительности от срока службы, что позволяет точнее оценивать дальнейшую целесообразность эксплуатации машин, принимать решение о выводе её из эксплуатации. В данной монографии уделено внимание определению закономерностей динамики изменения продолжительности технического обслуживания и ремонта (ТО и Р), эксплуатационной производительности от наработки, годовой продолжительности неплановых ремонтов от годовой продолжительности плановых профилактических ТО и Р ДСМ.

Как уже говорилось, эффективность работы предприятия зависит от оптимального планирования не только производственной, но и технической эксплуатации. Повышение сложности строительных, дорожных машин и оборудования привело к разделению функций по поддержанию и обеспечению работоспособного состояния машин между фирменными техническими центрами и производственно-ремонтными базами дорожных предприятий. Особенно такое разделение распространено при сервисном обслуживании ДСМ зарубежного производства, при этом производственно-ремонтные базы выполняют техническое обслуживание и мелкосрочный ремонт по устранению незначительных механических неисправностей. Неисправности элементов электронной системы машины, а также более сложный ремонт, как правило, возлагаются на фирменные технические центры.

При планировании годовой производственной программы производственно-ремонтной базы это необходимо обязательно учитывать.

Современное состояние парков дорожно-строительных машин характеризуется смешанностью не только по их разновидностям, но и разномарочности, типоразмерам. Перед эксплуатантами возникает дилемма выбора не только технологии строительства, но и производителя техники.

Несмотря на то, что структура парков машин меняется в сторону увеличения количества ДСМ зарубежного производства, большую часть все-таки составляет техника отечественного производства. Это вызвано большей ценовой доступностью техники отечественного производства и запасных частей, меньшей сложностью её конструкции, унификацией основных агрегатов, наличием большего количества специалистов по ТО и Р. По отношению к технике отечественного производства на предприятиях применяется планово предупредительная стратегия технического обслуживания и ремонта, реже стратегия по техническому состоянию.

В этих условиях остаётся актуальным вопрос, связанный с обоснованием периодичности проведения технического обслуживания и ремонта на основании полученной диагностической информации.

Для решения этого вопроса предложена методика определения рациональной периодичности проведения ТО и Р ДСМ. Данная методика отличается тем, что учитывает не только динамику изменения продолжительности ТО и Р, но и изменение эксплуатационной производительности от наработки, что позволяет объективнее принимать решение о выводе ДСМ из эксплуатации для проведения профилактических воздействий.

Во второй главе авторы предлагают математическую модель оптимального развития парков дорожно-строительных машин. Это связано прежде всего с тем, что одним из условий эффективного функционирования и развития дорожного предприятия является наличие фронта работ, а также с повышением требований к парку машин, который должен быть представлен современной новой техникой и оборудованием, отвечающим требованиям качества строительства объектов. Оптимальное планирование развития парка ДСМ призвано обеспечить наращивание его потенциала и повышение уровня его использования за счет освоения каких-то новшеств.

Перед руководителями встает задача правильного распределения дохода от деятельности предприятия, вложения финансовых средств в тот вид техники и оборудования, технологии дорожно-строительных работ, которые принесут максимальный доход за рассматриваемый период.

Для этого необходимо учитывать современные потребности в дорожном строительстве, направления финансирования федеральных и региональных программ, условия, обеспечивающие максимальную вероятность получения возможности выполнения тех или иных заказов на выполнение дорожных и строительных работ. Так, к примеру, в послеперестроечный период появился ряд дорожных предприятий, которые расширили перечень выполняемых строительных работ своей деятельности, внедрив современные технологии производства, и за счёт этого успешно функционируют по настоящее время.

Для определения эффективной стратегии развития парка ДСМ в условиях расширения (диверсификации) производственной программы была разработана соответствующая математическая модель.

Предлагаемые математические модели, методика являются продолжением исследований, проведённых на кафедре «Эксплуатация и сервис транспортно-технологических машин и комплексов в строительстве» под руководством профессора В.Б. Пермякова, профессора В.Н. Иванова в области повышения эффективности эксплуатации парков ДСМ.

Глава 1. ОПТИМАЛЬНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПАРКА ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН 1.1. Анализ работ, посвящённых оптимальному планированию функционирования системы производственной эксплуатации парка дорожно-строительных машин Под системой производственной эксплуатации понимается парк машин и механизмов, находящийся в работоспособном состоянии [195].

Во многих источниках под понятием «парк машин» понимается следующее: совокупность машин для выполнения заданных объёмов работ [120, 139, 165, 198].

Парк дорожно-строительных машин является активной частью производственных фондов. Высокая эффективность функционирования дорожно-строительного предприятия в большей степени зависит от использования парка машин. Это часть производственного потенциала предприятия, с помощью которого оно выполняет основные технологические операции производственных процессов. Именно поэтому современные планы производства работ разрабатываются исходя в первую очередь из возможного машинного потенциала.

Номенклатура парка дорожно-строительных машин эксплуатационного предприятия включает машины различного назначения и типоразмеров, а различные объёмы и сроки производства работ требуют создания различных по мощности механизированных комплектов. Под комплектом машин понимают совокупность работающих и взаимоувязанных по производительности и другим показателям основных и вспомогательных машин для выполнения объёмов работ [83, 129].

Комплект машин входит в состав большего подразделения, такого как комплекс. Под комплексом машин принято понимать совокупность взаимосвязанных машин, выполняющих заданный технологический процесс [84, 129].

Интенсификация дорожно-строительного производства, усложнение и рост стоимости средств механизации, запасных частей, эксплуатационных материалов, повышение требований к охране окружающей среды – все эти характерные черты условий эксплуатации современного парка дорожно-строительных машин свидетельствуют об исключительной важности и сложности вопросов управления техническим состоянием и надёжностью техники в эксплуатации.

В этих условиях повышение эффективности использования парка дорожно-строительных машин можно осуществить путём совершенствования способов и методов управления.

Для эксплуатационного предприятия, как и для любого производственно-экономического объекта, суть процесса управления состоит в том, чтобы за счёт правильно организованных действий перевести управляемый объект из состояния, в котором он находился в начале планового периода, в состояние, определяемое плановым заданием. В организационную структуру дорожно-строительной организации входит такое подразделение, как центр управления производством (ЦУП) [195] (рис. 1.1).

ЦУП БЛОК ОПЕРАТИВНОГО БЛОК ПЛАНИРОВАНИЯ УПРАВЛЕНИЯ И ОРГАНИЗАЦИИ ВЫПОЛНЕНИЯ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ РАБОТ ОТДЕЛ ОПЕРАТИВНОГО ОТДЕЛ ПРИЕМА ИНФОРМАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ХОДОМ ВЫПОЛНЕНИЯ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ РАБОТ ОТДЕЛ ОБРАБОТКИ И АНАЛИЗА ИНФОРМАЦИИ ОБЪЕКТЫ ПАРК ДСМ СТРОИТЕЛЬСТВА Рис.1.1. Структура управления ЦУП ЦУП решает следующие основные группы задач: а) планирование производства работ;

б) оперативное управление процессом производства работ.

В данной монографии исследуется планирование производства работ. Одной из важнейших задач планирования производства работ является выбор эффективного по структуре и составу парка машин для выполнения различных механизированных работ.

В своей работе Б.И. Ким [74] отмечает следующее: методика выбора подразумевает наличие некоторого числа конкурирующих вариантов механизации каждого производственного процесса. Выбор осложняется многообразием (множеством) критериев оптимизации – возникает потребность в выборе главного критерия или использовании сравнительного анализа на основе имеющихся критериев оптимизации. Основными критериями оптимизации при выборе средств механизации дорожно-строительных работ являются следующие: стабильная производительность (способность отдельной машины или колонны машин, работающих в составе потока, обеспечивать производительность, близкую к темпу потока при различных погодных, грунтовых и других условиях);

проходимость;

мобильность;

себестоимость единицы выполненного объема работ.

Кроме того, важное значение имеют критерии, связанные с вопросами организации (взаимозаменяемость, степень универсальности, ремонтопригодность и т. д.) [74, 123, 124].

В работе Е.М. Кудрявцева в качестве критерия оптимизации используется минимум удельных приведённых затрат [84].

Математическая модель оптимизации парка машин в этой работе была представлена следующим образом:

m n S= Сijxij min ;

(1.1) i 1 j n xij= ai, i=1, m ;

(1.2) j xij 0;

i=1, m ;

j=1, n, (1.3) где Сij – удельные приведённые затраты i-го типоразмера машин на j-м объекте;

xij – объём работ, выполняемый i-м типоразмером машин на j-м объекте;

аi – объём работ i-го типоразмера машин.

Анализ литературных источников показал, что, во-первых, методику оценки эффективности 1977 г. (критерий приведённых затрат) дважды последовательно сменяли новые методики, поэтому применяемая методика уже устарела. Во-вторых, не учтена возможность аренды машин у сторонних организаций. В-третьих, оптимизация парка машин и комплектов производится по отдельности. В-четвёртых, в результате расчёта техника рассматривается не по отдельности, что приводит к большим погрешностям получаемых данных. В-пятых, нельзя определить, в какой момент временного периода лучше всего использовать конкретную машину. В-шестых, в модели применяются детерминированные значения показателей.

В.Н. Шафранский в работе [188] приводит математическую модель расчёта рациональной структуры парка машин строительной организации. Задача состояла в минимизации линейной функции, выражающей сумму приведённых затрат на выполнение работ.

Требовалось определить количество строительных машин i-го типоразмера на j-й группе работ, при котором стоимость выполнения объёма работ будет минимальной при следующих ограничениях:

а) выполнение всего объёма работ;

б) полное использование парка машин, оставшегося к началу расчётного года;

в) число машин не должно быть отрицательной величиной.

Анализируя вышеприведённую математическую модель, нужно отметить, что не прослеживаются связи между машинами, участвующими во взаимоувязанных операциях.

Рассмотрим математическую модель обоснования оптимальной структуры парка машин, представленную А.С. Мензуренко [97].

Имеется m различных объектов, на которых может быть использовано n различных типоразмеров машин. Годовая эксплуатационная производительность машины j-го типоразмера на i й на работе должна удовлетворять условию выполнения Si объёма работ с минимальными приведёнными затратами.

В модели существуют следующие ограничения:

а) выполнение полного объёма работ по каждой группе объектов;

б) полное использование парка машин, остающегося в эксплуатации в расчётном году;

в) число машин не может быть отрицательной величиной.

Достоинством этой модели по отношению к двум вышеприведённым является то, что показана взаимосвязь между типоразмерами машин при помощи такого показателя, как эксплуатационная производительность. Однако остальные перечисленные недостатки наблюдаются.

Наиболее приближена к современным условиям дорожно строительного производства математическая модель В.Н. Иванова, выполненная под руководством проф. В.Б. Пермякова [55].

Основным достоинством этой математической модели является применение в качестве критерия оптимизации такого показателя, как чистый дисконтированный доход [55, 128]. Основной принцип, который заложен в этот показатель, эффект, который определяется путём сравнения результатов деятельности и понесённых при этом затрат. Для того чтобы привести полученные эффекты к базисному моменту времени, в модели был использован коэффициент дисконтирования, который также встречается в чистом дисконтированном доходе.

Помимо вышеперечисленного, в модели учитывается частный эффект от сдачи техники в аренду. Подвергающийся максимизации критерий призван определять в результате расчёта темпы работ и количество комплектов машин. Для сравнения модернизированной техники с обычной помимо эксплуатационных затрат учитываются затраты на использование строительного материала.

В рассматриваемой модели на основе парка машин может формироваться некоторое количество комплектов от 1 до i, состоящих из машин A...X функционального назначения и a....x – типоразмеров. Необходимо определить количество комплектов, темпы работ этих комплектов, количество машин в каждом комплекте.

В модели приняты следующие ограничения:

а) число машин некоторого функционального назначения и некоторого типоразмера должно быть меньше или равно числу таких машин в парке;

б) количество машин некоторого функционального назначения и некоторого типоразмера должно быть целым числом.

Несмотря на достоинства этой модели, имеется ряд недостатков.

Во-первых, модель может производить расчёт только на 1 ч работы.

Во-вторых, не учитываются перерывы в работе из-за проведения ТО и ремонта. В-третьих, хотя при расчёте и используется вероятностное значение эксплуатационной производительности, но не учтено влияние таких факторов, как наработка и проведение ТО и ремонтов.

В-четвёртых, не учитывается индивидуальная производительность единичных машин одинакового типоразмера и функционального назначения. В-пятых, не учитывается одно из условий эффективного функционирования производственно-ремонтной базы – равномерная загрузка ремонтных средств.

После проведённого анализа нужно отметить, что необходимо разработать такую модель, которая бы устранила перечисленные недостатки. В свою очередь это позволит усовершенствовать выбор эффективного по структуре и составу парка дорожно-строительных машин.

1.2. Анализ работ, посвящённых оптимальному планированию функционирования системы технической эксплуатации парка дорожно-строительных машин В процессе эксплуатации особо важное место отводится поддержанию машин в технически исправном состоянии. Для поддержания машин в технически исправном состоянии существует многоуровневая система ремонта или технической эксплуатации. Эта система является составным элементом дорожно-строительной организации.

Этот элемент позволяет обеспечивать работоспособное состояние парка машин, поэтому роль системы технической эксплуатации немаловажна в дорожно-строительном производстве.

Поддержание машин в технически исправном состоянии может быть выполнено при соответствующей организации системы технической эксплуатации. Анализ научных работ, где рассматривается совершенствование системы технической эксплуатации, показал, что большое количество работ посвящено совершенствованию планирования и организации ТО и ремонта машин. Наиболее значительные работы выполнены авторами: Н.Г.

Гаркави [27], Д.П. Волковым [24], С.Е. Канторером [68], Б.С.

Ивановым [51],С.Н. Николаевым [24, 115], А.М. Шейниным [196, 197], В.М. Михлиным [105], О.А. Бардышевым [15], А.В.

Каракулевым [69, 70], Р.М. Петуховым [116], Р.Н. Колегаевым [77], С.К. Полянским [135], А.П. Крившиным [83, 132], Е.С. Кузнецовым [86, 87], Б.С. Филипповым [197], Ф.Ю. Керимовым [197], Б.С.

Клейнером [75, 76], Б.Ф. Хазовым [182] и другими учеными, выполнявшими исследования в данной области, что нашло отражение в следующих работах: [4, 36, 37, 40, 41, 50, 51, 67, 83, 105, 106, 107, 108, 109, 112, 133, 158, 159, 160, 182, 191, 192].

Разработке новых решений в области организации технического диагностирования посвящены работы [15, 16, 18, 86, 87, 112, 174, 182, 183, 184], наряду с этим большое внимание уделяется разработке новых средств диагностики [24, 92, 126, 172, 199, 200].

При решении проблемы повышения эффективности системы ТО и ремонта большое внимание уделяется вопросам материально технического обеспечения и в первую очередь оптимизации снабжения запасными частями [15, 18, 24, 39, 40, 106, 107, 113, 119, 135, 143, 158].

Влиянию факторов эксплуатации на использование машин и режим их работы посвящены работы Н.Г. Гаркави [27], Д.П. Волкова, С.Н. Николаева [24, 115], А.В. Каракулева [69, 70], Р.А. Макарова [192], и других авторов [15, 28, 47, 49, 74, 123, 159].

Необходимость поддержания высокого уровня работоспособности требует, чтобы большая часть неисправностей была предупреждена. Задача ТО состоит в предупреждении возникновения отказов и неисправностей, а ремонта в их своевременном устранении.

В нашей стране ТО и ремонт дорожно-строительных машин и механизмов, как и сельскохозяйственных машин, станков, автомобилей, транспортных средств и др., производятся на плановой основе проведения диагностики технического состояния машин, представляющей собой систему ТО и ремонта. Согласно работе [142] система ТО и ремонта, основанная на диагностировании технического состояния техники, представляет собой совокупность мероприятий по организации и технологии ТО и ремонта, хранению машин, материально-техническому обеспечению, направленных на поддержание машин в работоспособном состоянии.

Современное состояние системы ТО и ремонта строительных машин является результатом длительного развития и совершенствования, отражающих динамику изменения парка строительных машин. Истоками развития данной области, положившими начало исследованию в направлении совершенствования эксплуатации машин, можно считать период 20– 30-х гг. прошлого века, когда были введены заявочные текущие и капитальные ремонты, выполнение которых осуществлялось по мере необходимости. Совершенствование парка техники потребовало разработки концепций поддержания машин в работоспособном состоянии в процессе эксплуатации. Поэтому в начале 30-х гг. ХХ в.

создается послеосмотровая система, а для ведущих машин вводится система стандартных ремонтов. К концу 30-х гг. были сформулированы основные положения системы периодических ремонтов.

Существующая в настоящее время система ТО и ремонта машин предусматривает мероприятия по поддержанию и восстановлению работоспособности, выполняемые на основе проведённого диагностирования технического состояния. Система ремонта и ТО, основанная на проведении диагностирования технического состояния машин, в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства имеет свои особенности, связанные с принятыми в отрасли условиями и режимом эксплуатации техники. Независимо от особенностей системы ремонта и ТО, принятой в отрасли, основные цели и задачи могут быть сведены к следующим:

обеспечение высокого уровня надежности машин в эксплуатации за счет периодического ремонта и ТО;

обеспечение максимальной производительности машин при минимальных затратах в эксплуатации;

развитие производственно-технической базы и обеспечение материальными ресурсами и технической документацией;

сокращение простоев машин в ремонте и ожидании ремонта;

совершенствование организации и технологии технической эксплуатации машин;

повышение эффективности использования парка машин при своевременном проведении профилактических мероприятий.

До 2000 г. действовала планово-предупредительная система ТО и ремонта, основанная на прогнозировании технического состояния узлов и агрегатов машин.

Основные положения планово-предупредительной системы ТО и ремонта машин в строительстве определялись СНиП III-1-76 и «Рекомендациями по организации ТО и ремонта строительных машин», разработанными ЦНИИОМТП и ВНИИстройдормашем, которые были определены в 1978 г. [141].

Специальным директивным письмом Госстрой СССР предложил строительным министерствам и ведомствам руководствоваться рекомендациями при планировании, организации и проведении ТО и ремонта строительных машин. Достоинствами указанных «Рекомендаций...» являлись доступность и простота расчета показателей годового плана и месячных планов-графиков трудоемкости по видам планируемых мероприятий. Наряду с этим следует отметить ряд существенных недостатков.

Основные недостатки указанных «Рекомендаций...»:

руководство разработано для усредненных условий эксплуатации в центральной природно-климатической зоне, и предлагаемая методика корректировки показателей мало учитывает конкретные условия эксплуатации строительных машин, при разработке годового плана мероприятий не учитывается сезонное изменение условий эксплуатации и режимов работы машин, при планировании организационно-технических мероприятий не учитывается вероятность возникновения неплановых ремонтов.

В 2000 г. основные положения действующей планово предупредительной системы ТО и ремонта машин в строительстве были дополнены нормативным документом «Рекомендации по организации ТО и ремонта строительных машин» МДС 12-8.2000.

Отличительной особенностью этого документа от вышеназванных является то, что в основу проведения ТО и ремонта строительных машин положено диагностирование технического состояния. В результате технического диагностирования прогнозируют техническое состояние строительной техники и её остаточный ресурс по ГОСТ 19919-74, принимают решение о её дальнейшей эксплуатации или определяют потребность в ТО и ремонте.

Недостатки данных рекомендаций: нормы трудоёмкости и продолжительности ТО и текущих ремонтов разработаны для машин, эксплуатирующихся в центральной природно-климатической зоне, необходима также корректировка этих показателей применительно к местным условиям эксплуатации, не учитывается возникновение неплановых ремонтов. Т. е. вышеперечисленные недостатки предыдущих «Рекомендаций…» присущи МДС 12-8.2000.

В настоящее время выпущены рекомендации МДС 12-8.2004 и МДС 12-8.2007, которые являются переизданием МДС 12-8.2000 с изменениями и дополнениями. Например, при количестве машин менее 100 и более 250 вводятся коэффициенты, соответственно ужесточающие и понижающие нормы до 1,1 раза.

При разработке и введении системы ППР в строительстве в 30-е гг. предполагалось, что её внедрение позволит свести до минимума внезапные отказы [16, 21]. Однако, как показала практика и подтвердили исследования учёных, появление отказов – объективный процесс, параметры которого изменяются в зависимости от условий эксплуатации машины. Наибольшее влияние на него оказывают климатические условия (которые количественно могут быть оценены жёсткостью климата), а также возраст или наработка машины с начала эксплуатации и квалификация машинистов [16].

Совершенствование технической эксплуатации за счёт повышения качества ТО и ремонта, применения технической диагностики даёт возможность существенно снизить число неплановых ремонтов из-за отказов машин, но не исключает их полностью. Вследствие вышеизложенного необходимо учитывать при расчёте мощности ремонтного органа не только плановые профилактические мероприятия, но и трудоёмкость неплановых ремонтов. Применяемые в настоящее время методы расчёта мощности ремонтного органа учитывают только требования на плановые профилактические мероприятия, вследствие этого мощность оказывается заниженной по сравнению с необходимой. Это приводит к потере рабочего времени машины из-за низкой интенсивности обслуживания, снижает качество проводимых ТО и ремонтов. Последнее вызвано тем, что при эксплуатации машин основное внимание уделяется устранению внезапных отказов, поскольку они являются причиной нарушения графиков выполнения строительных работ, снижения эксплуатационной производительности парка дорожно-строительных машин и т. д.

В работах [15, 16] О.А. Бардышев, Б.Н. Бирючев приводят исследования по влиянию климатических условий, наработки машины с начала эксплуатации и квалификации машинистов на объём неплановых ремонтов таких машин, как экскаваторы, бульдозеры, монтажные краны, компрессоры, автомобильные краны.

Зная количественные объёмы работ по ожидаемым неплановым ремонтам и их среднюю трудоёмкость, можно просчитать и спланировать потребности в трудовых и материальных ресурсах для их выполнения. Приведённые исследования позволят эффективнее функционировать системе технической эксплуатации, однако требуются дальнейшие исследования для других видов машин.

Разработанная в настоящее время система ТО и ремонта по фактическому техническому состоянию позволяет обеспечить своевременную качественную оценку состояния машины и ее элементов за счет применения диагностических средств с целью проведения работ по поддержанию и восстановлению работоспособности ДСМ. Такая система обеспечивает почти полное использование технического ресурса составных частей и машины в целом, большую часть предотвращаемых отказов машин и высокую безотказность и долговечность в процессе эксплуатации. В настоящее время необходимо совершенствовать систему технического диагностирования путём совершенствования организации его проведения, средств диагностирования. Для проведения диагностирования существует большое количество различных методов и способов оценки агрегатов силовой установки, гидропривода, ходовой части, трансмиссии, рабочих органов. Для эффективного управления техническим состоянием транспортно технологических машин требуется совершенствовать средства диагностирования [126, 192, 199]. Управление техническим состоянием по потребности повсеместно внедряется в современных передовых дорожно-строительных и транспортных организациях, это, в частности, диагностирование силовых установок, элементов гидропривода.

Однако стоит отметить, что при внедрении системы диагностирования превалирует каузальный метод диагностирования, т.е. наиболее распространённая стратегия по отказу совмещается с поиском причины отказа машины. Важным вопросом для предприятия является всё-таки, по какому пути оно пойдёт. Если стратегия по отказу с использованием диагностирования для поиска причин неработоспособного состояния, то эффект не будет столь значителен. Если по сочетанию всех стратегий для различных групп деталей, то диагностирование выходит на первое место, а трудоёмкость многих отказов может быть снижена за счёт правильности прогнозирования динамики изменения состояния агрегатов и узлов, а также в иных случаях за счёт сокращения излишних операций по диагностированию. От выбранных стратегий управления системой ТО и Р будет зависеть в целом эффективность функционирования системы технической эксплуатации.

Разработанные ранее документы, связанные с управлением качеством эксплуатации, необходимо дополнять с учётом возраста техники и интенсивности её эксплуатации.

В МДС 12-8.2000 помимо рекомендуемых норм, как и в предыдущем документе [142], приводятся формулы определения количества плановых профилактических мероприятий в году, дат их проведения. Приведённые формулы, нормативы трудоёмкости позволяют рассчитать годовую производственную программу ремонтных работ.

Планирование загрузки работы ремонтных постов (после определения дат проведения профилактических мероприятий) проводится исходя из мощности ремонтного органа. В качестве ремонтного органа часто выступает производственно-ремонтная база, которая является составляющим звеном дорожно-строительного предприятия [50]. Под мощностью ремонтной базы понимаются пропускная способность и вместимость, которые должны обеспечивать обслуживание определённого количества заявок, поступаемых от парка машин в единицу времени [69].

Для определения пропускной способности используют теорию массового обслуживания [69]. Поток требований, поступающий в систему ремонта, характеризуется, интенсивностью входящего потока требований. Для расчёта необходимой мощности системы ремонта должно выполняться условие установившегося режима их функционирования, которое выражается следующей формулой [129]:

n ji ji, (1.4) m ji где ji – интенсивность заявок на обслуживание j-м элементом i-й системы;

nji – технологически необходимое количество ремонтных средств i-й системы для обслуживания j-х заявок;

mji – математическое ожидание времени обслуживания j-х заявок элементом i-й системы.

Вместимость ремонтной базы выражается формулой Фвм т сб К см Мп=, (1.5) tp где Фвм – вместимость ремзоны, м2;

mсб – возможное количество машиномест по разборке-сборке машин;

tp– продолжительность пребывания машин в ремонте, ч;

Ксм – количество смен работы в сутки.

После определения мощности ремонтной базы важно спланировать такую загрузку постов, чтобы в течение единичного интервала времени, например года, они были загружены равномерно.

Существенным недостатком в практике планирования эксплуатационно-ремонтного производства является нерациональное распределение профилактических мероприятий между уровнями системы ремонта.

Согласно работам [15, 69] оптимальное распределение профилактических работ между уровнями ремонтной системы позволяет полностью загрузить ремонтные органы и снизить сверхнормативные простои машин в ремонте.

Вопросам оптимального распределения профилактических мероприятий между элементами ремонтной системы посвящён ряд работ, авторы которых с разной степенью детализации рассматривали процесс планирования проведения ТО и ремонта.

Занимаясь проектированием системы ремонта, эффективной в вертикальном положении, проф. А.В. Каракулев исследовал вопросы распределения потоков требований на ремонт между уровнями ремонтной системы, используя вероятностные методы. Для решения этой задачи в качестве целевой функции принимались либо параметр производительности – количество выполняемых в единицу времени ремонтов, либо показатель надёжности – уровень работоспособности машинного парка производственной организации. В результате использования вышеперечисленных критериев при заданных ограничениях был разработан способ оптимального распределения потоков требований между уровнями ремонта.

Проф. О.А. Бардышев работал над решением задачи оптимизации распределения планируемых ремонтов между уровнями системы, используя в качестве критерия минимизацию суммарных затрат на ремонт техники при условии выполнения всех запланированных обслуживаний и ремонтов.

А.М. Ратнер предложил для составления плана выполнения ремонта методику транспортной задачи линейного программирования. Критерием в его методике послужил минимум простоя в ремонте [15].

Перегрузку ремонтных постов можно ликвидировать увеличением количества смен, ремонтных рабочих, корректированием периодичности проведения плановых профилактических мероприятий, обезличиванием заменяемых узлов и агрегатов и т. д.

Особое внимание, по нашему мнению, следует обратить на такой способ ликвидации перегрузки ремонтной базы, как корректирование периодичности проведения плановых профилактических мероприятий. При этом важно знать пределы, в которых может изменяться периодичность. В МДС 12-8.2000 в пункте 1.5, МДС 12-8.2007 в пункте 4.5 упоминается о том, что при составлении планов-графиков ТО и ремонта необходимо планировать равномерную загрузку ремонтных средств в течение единичного интервала времени, но не указывается, в каких пределах можно корректировать периодичность профилактических мероприятий.

Немаловажное значение на этапе планирования загрузки производственно-ремонтной базы и использования парка машин имеет рациональная периодичность для единичной техники. В результате анализа методов можно сказать, что критерии определения рациональной периодичности проведения профилактических мероприятий в большей степени связаны с затратами на проведение ТО и ремонтов. С точки зрения автора данной работы, такой подход субъективен. Для согласованной работы систем технической и производственной эксплуатации необходим такой критерий, который бы учитывал не только затраты на проведение ТО и ремонтов, но и вклад в прибыль, который может внести машина относительно другой техники. При таком подходе корректирование периодичности в заданных интервалах будет ориентировано не только на снижение затрат при проведении ТО и ремонтов, но и на повышение эффективности при использовании парка машин.

Недостатком этих методов является то, что при корректировании периодичности ТО и ремонтов больше уделялось внимания увеличению рабочего фонда машин, а не планированию проведения профилактических мероприятий с целью определения порядка загрузки ремонтных средств и персонала в течение рассматриваемого периода времени. Это необходимо, поскольку поток требований в единичный промежуток времени может превышать количество заявок, которые могут обслужить ремонтные средства, т. е. количество заявок на ТО и ремонты не должно превышать количества, назначенного в соответствии с мощностью ремонтных средств.

Условие равномерной загрузки ремонтных средств использовалось при планировании проведения ТО и ремонтов в работах О.А. Бардышева, Ф.Ю. Керимова, А.М. Ратнера и др. [15, 196].

Анализируя вышеприведённые работы, необходимо отметить, что при планировании загрузки ремонтных средств в единичный интервал времени необходимо управлять очерёдностью поступления заявок в систему ремонта. Потоком заявок, поступающих в систему ремонта, можно управлять путём корректирования периодичности проведения ТО и ремонта. С одной стороны, необходимо, чтобы эксплуатировался наиболее эффективный по структуре и составу парк дорожно-строительных машин, с другой стороны, необходимо, чтобы система ремонта в течение единичного промежутка времени не была перегружена. Регулирование степени загрузки системы ремонта путём корректирования периодичности ТО и ремонтов должно быть направлено в сторону повышения эффективности от использования парка машин. Такой подход позволит более эффективной технике оставаться в эксплуатации, а менее эффективной – выходить в ремонт.

До настоящего времени связи между периодичностью и степенью загрузки системы ремонта, между периодичностью и эффектом от использования парка машин не рассматривались. Также необходимо отметить, что корректирование периодичности не является мероприятием, решающим в полной мере проблему неравномерной загрузки ремонтных постов базы дорожных предприятий. Связано это, как уже указывалось выше, с эксплуатацией машин импортного производства, машин отечественного производства с импортнозаменяющими агрегатами, а главное, в периоды интенсивной эксплуатации с несоответствием мощности ремонтных постов поступаемому количеству заявок.

Поэтому с учётом вышеуказанных факторов требуется обосновать производственную программу ремонтных постов ТО и Р и фирменных центров, независимых предприятий технического сервиса. На основании проведённого анализа в создаваемой модели необходимо учесть вышеперечисленные условия.

Система ремонта представляет собой иерархическую структуру, состоящую из нескольких уровней. Чем выше уровень, тем больше мощность ремонтной системы. Каждый уровень включает в себя ремонтный орган, который в свою очередь состоит из одного и более ремонтных звеньев. Крупные дорожно-строительные и эксплуатационные предприятия имеют в своем составе несколько производственно-ремонтных баз различной мощности, специализирующихся на конкретных видах ДСМ, и частично передающих программу ТО и Р фирменным техническим центрам.

Предпосылки Планы технической службы Цели, задачи предприятий Адаптация Планы-графики ТО и ремонта Сбор данных.

Память ЭВМ.

Окружающая среда Управляющая Анализ.

Методики.

Обычные система Архивы решения Вход. Инструкции.

Обработка. Приказы.

Выход Спецификации ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ СИСТЕМА Рис. 1.2. Схема основных потоков информации в системе управления процессами ТО и ремонта: – выполнение;

– управление с обратной связью Ремонтные уровни, органы, звенья характеризуются внутренними связями между собой. Эффективное функционирование системы ремонта зависит от способов и методов управления этими связями. Основным средством связи является информация, представляющая собой вначале поток первичных данных, получаемых из производственной системы, а затем поток корректирующей информации, позволяющей управлять определёнными параметрами производственных процессов или состоянием всей системы (рис. 1.2) [196].

В качестве параметров производственных процессов ТО и ремонта могут выступать: количество обслуживаемых заявок в единичный промежуток времени, продолжительность обслуживания заявки, стоимость обслуживания заявки и т.д. В данной монографии для описания функционирования системы технической эксплуатации будет использоваться продолжительность обслуживания заявки или выполнения планового ТО и ремонта. Внеплановые ТО и ремонты, происходящие в процессе эксплуатации, учитываются часовой эксплуатационной производительностью.

В настоящий момент времени мелкие строительные организации большинство операций по ТО и ремонту дорожно строительной техники осуществляют на своей производственно ремонтной базе [65]. Однако помимо собственных ремонтных баз эксплуатационные предприятия для обслуживания и ремонта прибегают к услугам фирменных технических центров и независимых предприятий технического сервиса. Это вызвано, прежде всего, старением парка ремонтного оборудования, обновляемого в недостаточной мере, нецелесообразностью приобретения ввиду его высокой стоимости для небольшого количества ДСМ. Помимо этого, как свидетельствует Минэкономразвития, более 20 % парка ДСМ составляют машины импортного производства, обслуживание и ремонт которых проводятся в технических центрах заводов изготовителей. При разработке математической модели важно учесть, что часть программы по ТО и Р ДСМ будет приходиться на сервисные организации.

В связи с этим в данной монографии в качестве системы технической эксплуатации дорожно-строительного предприятия рассматриваются производственно-ремонтная база, технические центры заводов-изготовителей и независимые предприятия технического сервиса. Мощность производственно-ремонтной базы может обслуживать в среднем от 50 до 250 строительных машин и механизмов [69, 70, 78]. При этом важно учитывать и то, что часть программы по ТО и Р ДСМ будет проводиться в технических центрах заводов-изготовителей. Однако на предприятиях в последнее время наметилась тенденция проводить обучение своего ремонтного персонала в технических центрах заводов-изготовителей для закрепления навыков по несложному техническому обслуживанию, связанных с заменой топливо-смазочных материалов, фильтров, проведением крепёжных операций. Это позволяет несколько снизить затраты на дорогое сервисное обслуживание и полнее загрузить собственный ремонтный персонал.

В настоящее время одной из актуальных задач, стоящих перед системой ремонта, является управление техническим состоянием таким образом, чтобы эффективность от функционирования всего предприятия в целом росла, а для того этого необходимо, чтобы выполнялись условия эффективной работы каждой системы. Одним из основных условий эффективной работы системы технической эксплуатации является равномерная загрузка ремонтных средств в единичный интервал времени. Это условие необходимо обязательно учитывать.

Планирование проведения ТО и ремонта должно обязательно учитываться при производстве строительных работ, в частности при формировании эффективной структуры парка дорожно-строительных машин, а также эффективном распределении ДСМ по объектам. Это позволит более точно спланировать работу каждой машины в какую либо смену на каком-либо объекте и проведение ТО и ремонта, управление персоналом и средствами ремонта, что, в свою очередь, повысит общую эффективность от функционирования всего предприятия.

Современные подходы обеспечения работоспособного состояния машин дорожно-строительных и транспортных организаций приводят к трансформации системы технической эксплуатации в сторону создания сервисных предприятий. Сервисные предприятия позволят повысить качество обслуживания и ремонта ДСМ и автотранспорта (АТ), снизить издержки существующих производственно-ремонтных баз на выполнение технических воздействий.


В настоящее время на рынке услуг по ТО и Р ДСМ появилось большое количество технических центров сервисного сопровождения.

Их появление происходит в стохастическом порядке и не имеет государственного регулирования. В свою очередь такая ситуация порождает конкуренцию среди фирм-изготовителей ДСМ и АТ и приводит к некоторому снижению стоимости предоставляемых услуг, тем самым повышая доступность сервисного обеспечения. Однако, учитывая статистику востребованности сервисных услуг, в среднем по дорожно-строительным предприятиям следует отметить её незначительность, только порядка 58 % от производственной программы по ТО и Р. Чуть лучше дело обстоит у автотранспортных предприятий 1520 % от производственной программы по ТО и Р.

Проблемой низкой востребованности сервисных услуг является неготовность эксплуатационных предприятий оплачивать высокую стоимость технических воздействий, проводимых техническими центрами. Поэтому зачастую услугами технических центров пользуются в предпродажный, гарантийный периоды, а также при внезапных и сложных поломках. Второй причиной низкой скорости развития сервисного направления является снижение требований к производственно-технической базе на фоне трансформации дорожно строительных и транспортных организаций в эксплуатационные предприятия транспортно-технологических машин.

Третьей причиной является продолжающееся формирование структуры технических центров. Ввиду глобального экономического кризиса сократились объёмы строительства, что также повлияло на востребованность в строительной технике, технологическом транспорте, объёме выполняемых работ по ТО и Р, а впоследствии на инвестирование и скорость строительства крупных ремонтных баз технических центров заводов-изготовителей.

Предпосылкой создания крупных региональных центров сервисного сопровождения ДСМ является и то, что в современных строительных организациях большое количество техники уже списано, а обновление парка машин происходит гораздо медленнее, чем процесс списания. Это приводит к простаиванию ремонтного оборудования, площадей, увольнению квалифицированного персонала. Получается, что существовавшее построение системы ТО и Р начинает себя постепенно изживать. Учитывая такую ситуацию, технические центры заводов-изготовителей могли бы несколько ускорить процесс обновления парков машин, применяя такие формы расчёта, как рассрочка, аренда, лизинг, кредит. Проводя обучение ремонтного персонала для проведения несложного ремонта, технического обслуживания реализуемых машин в технических центрах, эти мероприятия позволили бы несколько догрузить ремонтные базы и сократить издержки сервисных организаций на транспортные расходы. За рубежом такая практика широко применяется в отношении клиентов, удалённых от технического центра.

Большинство руководителей дорожных организаций желают больше работать с высококвалифицированным специалистом технического центра сервисного сопровождения, с получением определённого уровня гарантии [7]. В то же время это влияет на сокращение заработной платы его ремонтного рабочего, который простаивает из-за своей некомпетенции по определенным видам неисправностей машин, также снижается количество повторных ремонтов из-за их некачественного выполнения.

а) б) Рис. 1.3. Взаимодействие технических центров заводов-изготовителей с дорожными и транспортными предприятиями: а до реструктуризации;

б после реструктуризации Трансформация строительных и автотранспортных организаций в эксплуатационные приведёт к сокращению ремонтного персонала. В этих условиях необходимо правильно определить последовательность сокращения, а где-то ликвидацию ремонтных участков. В зависимости от морального и физического износа ремонтного технологического оборудования на различных предприятиях будет различный характер трансформации.

Более безболезненным выходом, связанным с сокращением ремонтного персонала, является обучение ремонтного персонала, повышение его квалификации, организация сервисных центров на ряде собственных производственных участков, наиболее обеспеченных технологическим оборудованием и высококвалифицированным персоналом, что позволит повысить загрузку ремонтных мощностей и обеспечить фронт работ ремонтному персоналу. Организация такой схемы функционирования производственно-ремонтной базы позволяет обосновать тот перечень ремонтных участков, которые целесообразно оставить без изменения, а остальным провести реструктуризацию.

Такая схема реструктуризации наиболее приемлема для предприятий, принадлежащих одному ведомству (рис. 1.3). Но эффективнее было бы, если предприятия различных ведомств малой мощности скооперировались, что позволило бы значительно увеличить производственную программу ТО и Р и дало возможность применять прогрессивные технологические процессы, методы обслуживания и ремонта [117].

В такой системе предприятий целесообразно организовать централизованные специализированные ремонтные производства, основанные на сервисном принципе по устранению сложных неисправностей, проведению сложных ремонтов. Остальные операции, связанные с участием персонала невысокой квалификации и не требующие высокотехнологичного оборудования, могут осуществляться в ремонтных зонах дорожных предприятий.

Для дорожных предприятий целесообразно выделить следующие направления функционирования централизованных специализированных производств:

- выполнение работ по диагностированию агрегатов, узлов уровня сложности Д 1, Д 2;

- выполнение работ по ТО-1, ТО-2;

- агрегатный ремонт (агрегатов трансмиссии, элементов системы управления);

- испытание, регулировка, ремонт элементов системы питания;

- испытание, регулировка, ремонт элементов системы гидропривода;

- ремонт шин;

- кузовной ремонт;

- ремонт навесного оборудования.

Перед тем как реализовать организацию централизованных специализированных предприятий, необходимо оценить производственную программу по ТО и Р от всех парков машин подведомственных организаций. После этого важно определить места организации ЦСП.

Материально-денежные отношения между ЦСП и дорожными организациями должны быть оговорены хозяйственными договорами.

При такой организации технические центры заводов изготовителей будут сосредоточены в основном на организации обеспечения поставок оригинальных запасных частей, продаже, сдаче в аренду техники и навесного оборудования, создании мастерской, в которой может осуществляться предпродажная подготовка, проведении сложных и трудоемких ремонтов, требующих особенных технических условий и строгого соблюдения технологии, наличия узкопрофильных специалистов, например по ремонту элементов электроники.

Организация сервисного обслуживания в настоящих условиях по вышеупомянутой схеме позволяет сократить затраты на его проведение, сократить простои в зоне ТО и Р, повысить послеремонтную надёжность транспортно-технологических машин дорожно-строительных и автотранспортных организаций. С другой стороны, заводам-изготовителям, организующим собственную сеть фирменных технических центров, требуется меньше производить капиталовложений в дорогостоящее ремонтное оборудование, ремонтные площади, подготовку высококвалифицированного персонала.

Таким образом, предлагаемая схема организации технического сервиса удобна и дорожно-строительным организациям, и техническим центрам заводов-изготовителей, что позволяет сократить сроки и затраты на реструктуризацию производственно-ремонтных баз эксплуатационных предприятий.

1.3. Математическая модель оптимального планирования функционирования парка дорожно-строительных машин с учётом проведения профилактических мероприятий 1.3.1. Особенности математического описания функционирования системы производственной эксплуатации парка дорожно-строительных машин В настоящий момент времени на рынке труда основной объём строительных работ выполняют мелкие строительные организации [38, 56, 81, 146]. На базе этих строительных организаций числится разномарочный состав машин, именуемый парком [165, 175]. Для дорожно-строительного предприятия важно задействовать все ресурсы, в том числе машинный потенциал, для получения наивысшей прибыли. Вследствие этого, решение задачи выбора эффективного по структуре и составу парка машин, поставленной в монографии, ещё раз подчёркивает её актуaльность.

Для того чтобы описать математический объект, используются различные показатели [25, 54, 164, 179, 181]. До настоящего времени для решения задачи выбора эффективного по структуре и составу парка машин использовались такие показатели, как годовая, часовая эксплуатационная производительность, количество машин некоторого типоразмера и функционального назначения, количество объектов, необходимый объём работ на каждом из объектов, затраты на эксплуатацию машин, затраты на строительный материал, расходуемый машинами, прибыль от эксплуатации, сдачи в аренду дорожно-строительной техники.

Одним из основных достоинств предлагаемой математической модели является то, что учитывается динамика изменения эксплуатационной производительности. Причём эксплуатационная производительность учитывает, помимо потерь времени из-за воздействия факторов природно-климатического, организационного, технологического, социально-экономического характера, влияние внеплановых ТО и ремонтов. Плановые профилактические мероприятия будут учитываться отдельно от внеплановых воздействий [24, 196].

В математических моделях, рассмотренных выше, выбор машин приводится для единичного интервала времени: часа, смены, года [54, 118, 128, 188]. Однако такой подход усложняет расчёты на этапе планирования, поэтому необходимо комплексное рассмотрение каждого интервала. Т.е. период времени должен рассматриваться на отдельных интервалах, а затем в комплексе. Рассмотрение одновременно нескольких интервалов позволяет не только резко сократить трудоёмкость и продолжительность расчётов, но и определить лучшие состав и структуру парка машин, загрузку ремонтных средств, что также является резервом повышения эффекта в целом.


Составленная математическая модель оптимизации структуры и состава парка машин является продолжением разработки д-ра техн.

наук, проф. В.Б. Пермякова, д-ра техн. наук, проф. В.Н. Иванова. В настоящей модели вместо типоразмера функционального назначения машин каждой из них присваиваются индивидуальный номер и номер вида операции, которую она может выполнить.

Номер машины предлагается использовать, потому что каждая единица техники будет рассматриваться индивидуально. Такой подход позволяет рассматривать каждую машину отдельно, а значит, снижает погрешность расчёта при формировании состава и структуры парка дорожно-строительных машин.

Для функционирования парка дорожно-строительных машин примем некоторое допущение. Техника в сутки будет использоваться не более продолжительности одной рабочей смены. Плановые ТО и ремонты выполняются в рабочее время эксплуатации машины.

Интервалы, на которые будет разбит период, будет приравнен к сменам.

Для учёта большинства факторов, влияющих на годовой фонд рабочего времени, помимо влияния снижения его величины из-за увеличения количества часов простоев в зоне ТО и Р, важно учитывать влияние отсутствия фронта работ. Для этого необходимо спрогнозировать наличие объёмов по различным видам строительных работ.

Таким образом, для формирования эффективного состава и структуры парка дорожно-строительных машин с учётом календарного времени были учтены именно те особенности системы, от которых зависит эффект, получаемый в процессе эксплуатации [152, 175].

1.3.2. Математическое описание влияния периодичности технических обслуживаний и ремонтов на продолжительность использования машин, работающих на объекте Выводу машины из эксплуатации предшествует техническое диагностирование составных частей агрегатов машины, таких как оценка состояния цилиндропоршневой группы кривошипно шатунного механизма, системы питания, газораспределительного механизма, двигателя внутреннего сгорания, коэффициента полезного действия элементов гидропривода, агрегатов ходовой части, электрооборудования и других систем. Техническое диагностирование позволяет обосновать решение о проведении необходимых технических воздействий и трудоёмкости технического обслуживания и ремонтных технологических операций.

В настоящее время достаточно актуально стоят вопросы, связанные с требуемой достоверностью, точностью и перечнем средств диагностирования в ремонтных базах.

Вопросы, связанные с достоверностью, точностью средств диагностирования обусловлены стоимостью устраняемого отказа, простоя из-за внезапного отказа машины, который может повлечь за собой простои остальных машин, технологически связанных с ней, а с другой стороны, стоимостью недоиспользованного ресурса из-за преждевременного вывода машины из эксплуатации. Наработка на предельное состояние отслеживаемого технического параметра может иметь значительный разброс. Так, например, наработка на предельное состояние гидронасосов одноковшовых гидравлических экскаваторов составляет в среднем от 2 000 до 4 000 моточасов, что явно снижает прогноз остаточного ресурса данного агрегата. По мнению авторов, для сокращения интервала разброса предельных значений технических параметров необходимо учитывать интенсивность эксплуатации машины, что позволит выделять три группы машин, эксплуатировавшихся соответственно в лёгком, среднем и тяжёлом режимах, а значит, устанавливать величину периодичности диагностирования в зависимости от условий эксплуатации. Ещё одним из важных факторов является влияние неисправностей на скорость износа исправных элементов. В нижеприведённой модели эти факторы не учитываются, однако планируется в дальнейшем их исследовать.

Помимо вопросов, связанных с определением периодичности диагностирования, инструментом регулирования загрузки ремонтных мощностей является корректирование календарного плана-графика ТО и Р на текущий месяц за счёт смещения даты проведения технических воздействий. Корректирование периодичности проведения плановых ТО и ремонтов проводится на основе различных методов. Ни в одном из вышеперечисленных методов не учитывается корректирование периодичности с целью равномерной загрузки ремонтных средств и повышения эффективности использования парка машин. В предлагаемой читателю монографии корректирование периодичности будет основано на максимизации критерия чистого дисконтированного дохода.

Влияние корректирования периодичности на продолжительность использования единичной машины, работающей на каком-либо из объектов, производится по следующей схеме.

Корректирование периодичности влияет на продолжительность выполнения профилактических мероприятий, которые, в свою очередь, влияют на продолжительность использования машин на конкретном объекте. Продолжительность использования дорожно строительных машин обусловлена сроками выполнения работ на конкретном объекте.

Опишем вышеизложенное математически. Временной период принимается равным году, который в свою очередь состоит из суточных интервалов. Год состоит из 251 рабочих суток, или 502 смен k, k = 1, K при двухсменной работе в сутки. Продолжительность каждой смены составляет 8 ч [9, 15]. Строительные работы производятся на строительных объектах g, g = 1, m. Согласно условиям договора, у каждого строительного объекта определены календарные сроки начала kg' и окончания kg" выполнения работ.

Машинам, эксплуатирующимся на строительных объектах, регулярно проводят профилактические мероприятия относительно разработанного плана-графика ТО и ремонта. Разработка плана графика ТО и ремонта дорожно-строительных машин основывается на нормативных документах [142]. В рекомендациях ЦНИИОМТП [142] приводятся значения периодичности проведения, продолжительности и трудоёмкости выполнения ТО и ремонта.

Плановое проведение основывается на диагностической информации.

При проведении диагностирования не всегда возникает потребность в проведении ТО и ремонта. Вследствие этого периодичность имеет непостоянное значение и требует корректировки. Интервал корректирования периодичности задаётся в двух пределах. Нижний предел задаётся в соответствии с рекомендациями ЦНИИОМТП [142], а верхний – в соответствии с вероятностью безотказной работы узлов и агрегатов машин [86, 174].

Так как продолжительность профилактических воздействий оказывает непосредственное влияние на продолжительность использования техники на конкретном объекте, составим алгоритм определения продолжительности работы машины при корректировании периодичности проведения ремонта.

Периодичность имеет некоторую величину смещения d. В зависимости от того, какова была величина смещения периодичности от нижнего предела, на столько изменится полезный фонд времени использования машины, работающей на одном из объектов.

Для того чтобы описать алгоритм расчёта, введём дополнительные данные:

н Д то, р – смена начала выполнения ТО и ремонта машины;

kb t g ' – продолжительность ремонтного воздействия при назначении периодичности в соответствии с нижним пределом;

kb t g "– продолжительность ремонтного воздействия при назначении периодичности в соответствии с верхним пределом;

kg', kg" – плановые сроки начала и окончания дорожных, строительных работ.

На рис. 1.4 приведён график влияния корректирования периодичности на продолжительность выполнения ТО и ремонта машины.

Продолжительности ремонтного воздействия при назначении периодичности в соответствии с нижним и верхним пределами будут определяться по следующим формулам:

K н kb t g ' = kg" – ( Д то, р – kg') ;

(1.6) k K kb н t g " = kg" – ( Д то, р + d – kg'). (1.7) k Cроки производства работ t kbg' Д нто,р Днто,р + d k g' k g" t kbg'' Верхний предел корректирования Нижний предел корректирования Рис. 1.4. График влияния корректирования периодичности на продолжительность выполнения ТО и ремонта машины Таким образом, если использовать полученные ограничения в создаваемой модели, то появляется возможность корректирования значения периодичности относительно повышения эффективности использования парка машин.

1.3.3. Разработка математической модели оптимального планирования функционирования парка дорожно-строительных машин с учётом проведения профилактических мероприятий Оптимизация структуры парка, проведения ТО и ремонта дорожно-строительных машин является одной из важнейших задач в дорожном строительстве. В настоящее время уже существуют некоторые модели, позволяющие в той или иной мере решить эту задачу. Но основным недостатком этих моделей является то, что в них не учитывается взаимосвязь систем технической и производственной эксплуатации.

Необходимость в комплексном рассмотрении этих двух систем возникает вследствие того, что они взаимосвязаны и оказывают большое влияние друг на друга [133, 196, 198]. Рассмотрение этих систем отдельно друг от друга может привести к снижению общего эффекта. Посредством разработки математической модели, учитывающей связи между системами технической и производственной эксплуатации, можно рассчитывать более эффективную структуру парка машин. Для этого необходимо учитывать условия эффективного функционирования систем технической и производственной эксплуатации.

В качестве критерия был принят чистый дисконтированный доход [58]. Преимуществом этого критерия по отношению к другим является то, что в нём учитываются помимо затрат и результаты деятельности. Постановка задачи следующая: определить эффективную структуру парка машин для работы на разных объектах с учётом календарного плана-графика производства и планово предупредительного проведения профилактических мероприятий, а также равномерной загрузки ремонтной базы.

Для управления системами производственной и технической эксплуатации необходимо выделить группы параметров, которыми необходимо управлять.

В управляемые параметры системы производственной эксплуатации будут входить: эксплуатационная производительность, коэффициент сменности, режимы работы, темпы строительства, фонд рабочего времени, технические параметры и количество машин, величина финансовых средств, выделяемых на аренду, обновление и развитие парков машин.

В управляемые параметры системы технической эксплуатации будут входить: периодичность проведения ТО и Р, мощность ремонтной базы дорожного предприятия, величина производственной программы, выполняемой на независимых предприятиях технического сервиса и фирменных центрах заводов-изготовителей, трудоёмкость, продолжительность выполнения ТО и Р, ресурс основных узлов и агрегатов, величина финансовых средств, выделяемых на развитие ремонтной базы.

Создание модели начнём, прежде всего, с выбора периода времени, за который будут производиться строительные работы. В качестве периода может выступать смена, неделя, месяц, квартал, год.

Выбор периода зависит от вида планирования оперативного или долгосрочного [26, 48, 161].

После того, как определён период времени k = 1, K, определяют согласно производственному плану сроки начала и окончания работ, соответственно kg' и kg" на каждом из объектов g = 1,m. В создаваемой модели будет принято допущение, что директивные сроки выполнения работ уже заданы.

После того, как задали временные рамки, перейдём к описанию системы «парк машин». На основе парка машин может формироваться некоторое количество комплектов. Каждый комплект включает в себя машины, выполняющие различные виды операций i =1, I. В свою очередь группа машин, выполняющих один и тот же вид операции, делится по номерам j = 1, J.

Формализуем темп работы комплекта на объекте, который выразим следующей формулой:

J k k kb k tg= [min [ ( Qijg (Н) nijg ( Pijg tijg ))]];

(1.8) j g = 1, m ;

i = 1, y ;

b=1, B ;

k = 1, K, где k порядковый номер смены, k = 1, K ;

j порядковый номер машины, выполняющей какой-либо вид операции, j=1, J ;

i вид операции, выполняемый какой-либо машиной, i = 1, I ;

g – порядковый номер объекта, g = 1, m ;

b – порядковый номер k профилактического мероприятия, b=1, B ;

Qijg (Н) часовая эксплуатационная производительность как функция от наработки машины j-го номера, выполняющей i-й вид операции на g-м объекте в k k-ю смену;

nijg – количество машин j-го номера, выполняющих i-й k вид операции на g-м объекте в k-ю смену;

Pijg – фонд времени работы машины j-го номера, выполняющей i-й вид операции на g-м объекте в kb k-ю смену;

tijg – продолжительность проведения планового профилактического мероприятия b-го номера машины j-го номера, выполняющей i-й вид операции на g-м объекте в k-ю смену.

Из формулы (1.8) видно, что минимальная суммарная производительность машин j-го номера, выполняющих i-й вид операции на g-м объекте в k-ю смену, будет являться реальным темпом всего комплекта.

За одну смену комплект машин будет выполнять определяемый по следующей формуле результат:

J k kb k k R = [min [ ( Qijg (Н) nijg ( Pijg tijg ))]] Rg ;

(1.9) j g = 1, m ;

i = 1, I ;

b=1, B ;

k = 1, K, где Rg – ожидаемые результаты работы комплекта за выработанную единицу продукции на g-м объекте.

Затраты на используемый комплектом машин на g-м объекте строительный материал за смену можно определить по формуле J С м = [min [ ( Qijg (Н) nijg ( Pijg tijg ))]] С g ;

k k k kb м (1.10) j g = 1, m ;

i = 1, I ;

b=1, B ;

k = 1, K, где Сgм – затраты на материалы по единице продукции комплекта машин, выполняющего работы на g-м объекте.

Эксплуатационные затраты на машину в смену представляют собой произведение себестоимости одного машиночаса работы машины на их количество и на разность между продолжительностями рабочей смены и проведения ТО или ремонта. В затратах на эксплуатацию машин может быть учтена сдача техники в аренду или же нахождение её на балансе организации.

Для комплекта машин, выполняющего работы на g-м объекте, сумма себестоимостей машиносмены может быть определена по следующей формуле:

I J Sg = ( nijg Cэkijg ( Pijg tijg )) ;

k k kb (1.11) i j k = 1, K ;

b=1, B ;

g = 1, m, где Cэkijg себестоимость машиночаса по машине j-го номера, выполняющей i-й вид операции на g-м объекте в k-ю смену.

Далее рассмотрены составляющие себестоимости машиночаса:

Сэijg = Аijg + Р k + Бijg + Зijg + Эijg + Сijg k + Г ijg + Сijg k, k k k k k cм k пер (1.12) рijg g = 1, m ;

i = 1, I ;

k =,1, K ;

j = 1, J, где Аijg, Р k, Бijg, Зijg, Эijg, Сijg k, Г ijg, Сijg k – соответственно k k k k cм k пер рijg амортизационные отчисления;

затраты на ремонт, ТО и диагностику;

затраты на замену быстроизнашивающихся деталей;

затраты на оплату труда операторов-машинистов;

затраты на энергоносители;

затраты на смазочные материалы;

затраты на гидравлическую жидкость;

затраты на перебазировку машины j-го номера, выполняющей i-й вид операции на g-м объекте в k-ю смену.

Соответственно формула (1.11) примет вид J I Sg = ( nijg ( Аijg + Р k + Бijg + Зijg + Эijg + Сijg k + Г ijg + k k k k k cм k рijg i j + Сijg k ) ( Pijg tijg ));

g = 1, m ;

b=1, B ;

k = 1, K.

пер k kb В модели помимо затрат на парк собственных машин учтены затраты на аренду машин у сторонних организаций:

J I Cар = ( nijg Сijg ( Pijg tijg );

g = 1, m ;

b=1, B ;

k = 1, K, (1.13) k k kb ар i j ар где Сijg – затраты на аренду у сторонних организаций машин j-го номера для выполнения i-го вида операции на g-м объекте в k-ю смену.

С учётом коэффициента дисконтирования частный эффект от работы комплектов машин на g-х объектах в k-ю смену может быть получен следующим образом:

(( RC м) (Sg Cар)) k=Zk (1.14) или J m k k k kb м [min [ ( Qijg (Н) nijg ( Pijg tijg ))] (Rg– С g ) – j g J I =Z k ;

k ар k k kb – ( (( Сэijg + Сэijg ) nijg ( Pijg tijg ))] (1.15) k (1 E ) i j b=1, B ;

k = 1, K, где k – коэффициент дисконтирования;

Е норма дисконта.

Уравнения (1.14), (1.15) позволяют провести распределение машин по объектам с учётом проведения ТО и ремонта. Однако необходимо учесть некоторые ограничения, относительно которых будет проводиться распределение.

Во-первых, минимальная суммарная производительность машин j-го номера, выполняющих i-й вид операции на g-м объекте в k-ю смену, должна быть больше или равна заданному сменному объёму работ, который необходимо выполнить.

J k k k kb k min [ ( Qijg (Н) nijg ( Pijg tijg ))] Vсм g ;

(1.16) j g = 1, m ;

i = 1, I ;

b=1, B ;

k = 1, K.

В создаваемой модели каждая машина j-го номера, выполняющая i-й вид операции на g-м объекте, рассматривается индивидуально, т.е. соответственно не будет больше единицы и может работать только на одном объекте в k-ю смену.

m k nijg 1;

j = 1, J ;

i = 1, I ;

k = 1, K. (1.17) g Количество машин, которое будет получено в результате расчёта, должно быть целым и положительным числом и может принимать значения либо 0, либо 1.

k k nijg – целое число;

nijg 0;

j=1, J ;

g = 1, m ;

i = 1, I. (1.18) k Суммарная продолжительность за период =1, K профилактического мероприятия b-го номера, проводимого машине j го номера, предназначенная для выполнения i-го вида операции на g м объекте в k-ю смену, должна быть больше или равна назначенной продолжительности этого профилактического мероприятия. В противном случае машина не сможет работать.

1, если K t kb t общ b ;

k k ' и k k " ;

ijg ijg g g k k nijg = K 0, если tijg t общ b ;

k k g ' и k k g " ;

kb ijg k b=1, B ;

j=1, J ;

g = 1, m ;

i = 1, I ;

(1.19) Суммарная продолжительность профилактических мероприятий b-х номеров машин j-х номеров, предназначенных для выполнения i-х видов операций на g-х объектах в k-ю смену, не должна превышать продолжительности, назначенной в соответствии с мощностью ремонтной базы.

J I kb Т tijg ;

k = 1, K ;

g = 1, m ;

b=1, B. (1.20) i j Продолжительность профилактического мероприятия b-го номера, проводимого машине j-го номера, предназначенной для выполнения i-го вида операции на g-м объекте в k-ю смену, должна быть меньше или равна сменному фонду рабочего времени.

kb k tijg Pijg ;

j=1, J ;

g = 1, m ;

i = 1, I ;

k = 1, K ;

b=1, B. (1.21) Суммарная продолжительность профилактического мероприятия b-го номера, проводимого машине j-го номера, предназначенной для выполнения i-го вида операции на g-м объекте в k-ю смену, в зависимости от календарных сроков проведения работ на этом объекте может изменяться в определённых интервалах. Это объясняется тем, что наработка между ТО и ремонтами варьируется в следующих границах: от окончания проведения последней диагностики технического состояния до допустимого значения вероятности безотказной работы машины. Рассматривая одновременно две системы, можно определить величину наработки между ТО и ремонтами, которая будет определяться максимальным значением ЧДД (по определению интервалов вариации продолжительности проведения ТО и ремонта разработан отдельный алгоритм, см. ниже).

K K K kb kb kb tijg ' tijg tijg " ;

(1.22) k 1 k 1 k j=1, J ;

g = 1, m ;

i = 1, I ;

b=1, B.

Неиспользованная в созданных комплектах техника в какую либо из смен может быть передана сторонним организациям в аренду.

Используя формулы (1.7) (1.22), составим систему описывающих объект уравнений и неравенств, которая будет представлять собой математическую модель оптимизации структуры парка и проведения ТО и ремонта дорожно-строительных машин.

K k Z max ;



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.