Повышение эффективности производственной и технической эксплуатации парка дорожно-строительных машин
На правах рукописи
Салихов Ринат Фокилевич ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПАРКА ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН 05.05.04 – Дорожные, строительные и подъёмно-транспортные машины
Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук
Омск-2003
Работа выполнена в Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ) Научный руководитель кандидат технических наук, доцент Иванов Виталий Николаевич.
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Абраменков Эдуард Александрович;
кандидат технических наук, доцент Демиденко Анатолий Иванович.
Ведущая организация – ОГУП «Управление механизации дорожных работ», г. Омск.
Защита состоится 30 октября 2003 г. в 10 00 часов на заседании дис сертационного совета ВАК РФ Д 212.250.02 при Сибирской государствен ной автомобильно-дорожной академии по адресу: 644080, г. Омск, про спект Мира, 5, зал заседаний.
Телефон для справок: (3812) 65-01-45;
факс: (3812) 65-03-23.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СибАДИ.
Автореферат разослан 29 сентября 2003 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор Щербаков В.С.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Основные задачи эксплуатации дорожно строительных машин (ДСМ) решаются на этапе планирования. От качест ва планирования использования техники зависит эффективность управле ния парком ДСМ.
Одним из резервов повышения эффективности управления парком ДСМ является совершенствование математического аппарата, используе мого на этапе планирования.
Недостатком математических моделей по оптимизации структуры и состава парков ДСМ, применяемых на этапе планирования, является от сутствие учёта условий эффективного функционирования системы техни ческой эксплуатации. Одним из условий эффективного функционирования системы технической эксплуатации является равномерная загрузка ре монтных средств в течение единичного интервала времени. Для равномер ной загрузки ремонтных средств требуется корректирование периодично сти проведения плановых технических обслуживаний (ТО) и ремонтов ДСМ. Корректирование периодичности проведения плановых ТО и ре монтов должно проводиться не только с учётом затрат, связанных с про ведением профилактических мероприятий, но и эффективностью единич ной машины относительно других.
Для определения рациональной периодичности проведения ремонта применяются различные методы, в которых используются определённые критерии. В результате анализа методов было выявлено отсутствие в кри териях учёта недополученных финансовых результатов от падения экс плуатационной производительности с увеличением наработки.
Резервом повышения эффективности управления является использова ние более точных значений показателей, применяемых на этапе планиро вания. Одними из таких показателей являются эксплуатационная произво дительность и продолжительность ТО и ремонтов ДСМ.
В современной практике эксплуатации машин доказано, что совершен ствование технической эксплуатации за счёт повышения качества ТО и ремонта, применения технической диагностики даёт возможность сущест венно снизить число неплановых ремонтов. Однако эти мероприятия не исключают их возникновения полностью. Поэтому при расчёте мощности производственно-ремонтной базы необходимо учитывать не только плано вые профилактические мероприятия, но и трудоёмкость неплановых ре монтов.
Тема диссертации связана с выполнением плана НИР по госбюджетной тематике Министерства общего и профессионального образования РФ по темам 1.7.98 Ф (СибАДИ), 1.3.02 Ф (СибАДИ), 1.20.03 Ф (СибАДИ).
Учитывая вышеперечисленные недостатки, встречающиеся в сущест вующих моделях, устранение которых приведёт к согласованной работе систем технической и производственной эксплуатации, выбранная тема является актуальной.
Цель работы – повышение эффективности управления системами тех нической и производственной эксплуатации парка дорожно-строительных машин.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходи мо решить следующие задачи:
1. Разработать математическую модель оптимизации структуры и со става парка ДСМ с учётом проведения профилактических мероприятий.
2. Определить закономерности изменения эксплуатационной произво дительности машин от наработки на примере скреперов и бульдозеров.
3. Определить закономерности изменения продолжительности ТО и ремонтов машин от наработки на примере скреперов и бульдозеров.
4. Усовершенствовать методику определения рациональной перио дичности проведения ТО и ремонтов.
5. Определить зависимость среднегодовой продолжительности непла новых ремонтов от среднегодовой продолжительности плановых профи лактических мероприятий на примере автосамосвалов, машин для содер жания дорог, скреперов.
6. Определить по разработанной модели наиболее эффективные вариан ты использования парка машин на примере действующего дорожно строительного предприятия.
Общая методика исследований. Методологической базой исследова ния являются системный анализ причинно-следственных связей исследуе мых процессов эксплуатации на различных интервалах наработки, исполь зование методов математической статистики, регрессионного анализа, ме тодов линейного и нелинейного программирования: метод Ньютона и ме тод сопряжённых градиентов.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- разработана математическая модель оптимизации структуры и соста ва парка ДСМ с учётом проведения профилактических мероприятий;
- определены закономерности изменения эксплуатационной производи тельности и продолжительности выполнения ТО и ремонтов скреперов ДЗ-11П при выполнении операции разработки грунта от наработки;
- определены закономерности изменения эксплуатационной произво дительности и продолжительности выполнения ремонтов бульдозеров ДЗ-110В при выполнении операций разравнивания и планировки грунта от наработки;
- усовершенствована методика и критерий для определения значения рациональной периодичности проведения ТО и ремонтов;
- определены закономерности изменения среднегодовой продолжитель ности неплановых ремонтов автосамосвалов марок МАЗ-5511, ЗИЛ-4505, машин для содержания дорог марок МДК- 4331, МДК-133 Г 4, скреперов марок ДЗ-11П, МоАЗ-6007, МоАЗ-6014 от среднегодовой продолжитель ности плановых профилактических мероприятий.
Практическая ценность диссертационной работы состоит:
- в определении доверительных границ математического ожидания эксплуатационной производительности скреперов, бульдозеров с вероят ностью 0,95 на различных интервалах наработки;
- определении закономерности изменения эксплуатационной произво дительности и продолжительности ТО и ремонтов от наработки;
- усовершенствовании модели оптимизации структуры и состава парка ДСМ, в результате которого эффективность от использования техники увеличилась до 46,3 – 54,2 %;
- определении среднегодовой продолжительности неплановых ремон тов скреперов от среднегодовой продолжительности плановых профилак тических мероприятий;
- усовершенствовании методики определения значения рациональной периодичности проведения ТО и ремонтов;
- разработке программы расчёта математической модели оптимизации структуры и состава парка ДСМ с учётом проведения профилактических мероприятий.
Достоверность экспериментальных исследований подтверждается:
- достаточным количеством проведённых натурных и машинных экс периментов;
- адекватностью математической модели реальным условиям эксплуа тации исследуемых машин;
- применением современных методов математической обработки ре зультатов исследований.
На защиту выносятся:
- математическая модель оптимизации структуры и состава парка ДСМ с учётом проведения профилактических мероприятий;
- закономерности изменения эксплуатационной производительности и продолжительности выполнения ремонтов скреперов ДЗ-11П при выпол нении операции разработки грунта и бульдозеров ДЗ-110В при выполне нии операций разравнивания и планировки грунта от наработки;
- методика и критерий для определения значения рациональной пе риодичности проведения ТО и ремонтов;
- закономерности изменения среднегодовой продолжительности непла новых ремонтов автосамосвалов марок МАЗ-5511, ЗИЛ-4505, машин для содержания дорог марок МДК-4331, МДК-133 Г 4, скреперов марок ДЗ-11П, МоАЗ-6007, МоАЗ-6014 от среднегодовой продолжительности плановых профилактических мероприятий.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Международной научно-технической конференции, по свящённой 70-летию СибАДИ «Современные проблемы транспортного строительства, автомобилизации и высокоинтеллектуальные научно педагогические технологии» (г. Омск, 2000 г.), на 59-й научно-технической конференции НГАСУ (г. Новосибирск, 2002 г.), на Первой Российско Германской научно-технической конференции «Проблемы безопасности дорожного движения» ( г. Омск, 2002 г.), на II Российско-Украинском симпозиуме «Новые информационные технологии в решении проблем производства, строительства, коммунального хозяйства, экологии, образо вания, управления и права» (г. Пенза, 2002 г.), на Международной научно практической конференции «Дорожно-транспортный комплекс, экономи ка, экология, строительство и архитектура» ( г. Омск, 2003 г.), на кафедрах «Эксплуатация дорожных машин» и «Детали машин».
Внедрение результатов. Значения математического ожидания эксплуа тационной производительности и продолжительности ремонтов для скре перов ДЗ-11П, бульдозеров ДЗ-110В, значения среднегодовых простоев из за неплановых ремонтов скреперов, графики изменения рациональной пе риодичности проведения ремонтов от наработки приняты к внедрению в ОГУП «Омскавтодор» и СМУ-6 «Омскнефтепроводстрой».
Публикации. По результатам работы опубликовано 11 печатных работ.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из вве дения, четырёх глав, основных выводов и результатов, списка литературы из 134 наименований и приложений. Общий объём работы составляет страниц основного текста, в том числе 44 таблицы, 53 рисунка и 72 стра ницы приложений, содержащих результаты исследований эксплуатацион ной производительности и продолжительности ремонтов для скреперов ДЗ-11П, бульдозеров ДЗ-110В, расчёта рациональной периодичности про ведения ремонтов для скреперов ДЗ-11П, бульдозеров ДЗ-110В, а также акты внедрения результатов, полученных в диссертационной работе.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность выбранной темы исследования, сформулированы научная новизна, практическая ценность, цель и задачи исследования, которые выносятся на защиту.
В первой главе рассмотрено современное состояние вопроса по разра ботке математических моделей, оптимизации структуры и состава парка ДСМ.
В ходе анализа было выявлено, что за 1939-2002 гг. использовались различные ограничения, условия и критерии оптимизации. В настоящее время большое применение находит такой критерий, как чистый дискон тированный доход. В результате анализа математических моделей было выявлено то, что в них не учитываются ограничения, накладываемые сис темой технической эксплуатации.
Анализ научных работ, где рассматривается совершенствование сис темы технической эксплуатации, показал, что большое количество работ посвящено совершенствованию планирования и организации ТО и ре монта машин, наиболее значительные работы выполнены авторами:
В.Г. Гаркави, Б.С. Ивановым, А.М. Шейниным, О.А. Бардышевым, А.В. Каракулевым, В.М. Михлиным, Р.М. Петуховым, Р.Н. Колегаевым, С.К. Полянским, А.П. Крившиным, Е.С. Кузнецовым, Б.С. Филипповым, Ф.Ю. Керимовым, Б.С. Клейнером, Б.Ф. Хазовым и другими учеными, за нимавшимися исследованиями в данной области.
Совершенствованию системы технической эксплуатации ДСМ посвя щено значительное количество работ, выполненных во ВНИИстройдор маше, ГОСНИТИ, МАДИ, МИСИ (МГСУ), КАДИ, СибАДИ, ЦНИИОМТП, ЦНИИС. Современная система ТО и ремонта основана на проведении диагностики технического состояния ДСМ. На основе диагно стики определяется момент проведения очередного планового ТО или ре монта. В зависимости от технического состояния машины периодичность ТО или ремонта может корректироваться. Корректирование периодично сти влияет на рабочий фонд времени использования машин, выполняющих работы на строительных объектах, и загрузку ремонтных средств произ водственно-ремонтных баз в единичный интервал времени.
Как показала практика и подтвердили исследования учёных, появление отказов – объективный процесс, параметры которого изменяются в зави симости от условий эксплуатации машины. Совершенствование техниче ской 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 полно стью. Вследствие этого планируемая мощность производственно ремонтных баз оказывается заниженной по сравнению с необходимой.
Анализ методов рациональной периодичности ТО и ремонтов показал отсутствие в применяемых критериях учёта недополученных финансовых результатов от падения эксплуатационной производительности при увели чении наработки ДСМ.
Вопросами изменения эксплуатационной производительности ДСМ от наработки занимались такие учёные, как Д.П. Волков, С.Н. Николаев, Б.И. Ким, Р.Н. Колегаев и др. В результате увеличения наработки значение эксплуатационной производительности снижается. Величина падения экс плуатационной производительности ДСМ недостаточно изучена.
Проведённый анализ работ в области производственной и технической эксплуатации ДСМ позволил сформулировать цель и задачи исследования.
Во второй главе рассматривается методика теоретических и экспери ментальных исследований. В основу теоретических исследований положен системный анализ, с помощью которого выявляются связи между систе мами производственной и технической эксплуатации. В качестве системы производственной эксплуатации рассматривался парк машин, технической эксплуатации – производственно-ремонтная база. Одной из задач, постав ленной в работе, являлось отображение влияния технического состояния машин на эксплуатационные показатели ДСМ. Для математического опи сания парка машин и производственно-ремонтной базы, расчёта технико экономических показателей использовались методы линейного и нели нейного программирования, методы математической статистики, регрес сионного анализа. В математической модели рассматриваются две системы одновременно, что позволяет точно координировать их совместное управ ление. При этом повышается согласованность работы этих систем вследст вие учёта связей между ними.
Методика экспериментальных исследований включает в себя пассив ный и активный эксперименты. В результате пассивного эксперимента был проведён сбор статистических данных по скреперам марки ДЗ-11П и буль дозерам марки ДЗ-110В ОГУП «Омскавтодор». В результате сортировки по операциям, и обработки информации были отслежены такие показате ли, как эксплуатационная производительность, продолжительность ТО и ремонта на различных интервалах наработки.
Сбор статистических данных был проведён по автосамосвалам марок МАЗ-5511, ЗИЛ-4505, машинам для содержания дорог марок МДК-4331, МДК-133 Г 4, скреперам марок ДЗ-11П, МоАЗ-6007, МоАЗ-6014. В ре зультате обработки статистических данных были получены закономерно сти влияния среднегодовой продолжительности плановых профилактиче ских мероприятий на среднегодовую продолжительность неплановых ре монтов вышерассмотренных видов машин.
Активный эксперимент связан с внедрением результатов расчёта раз работанной математической модели, которая первоначально исследовалась на непротиворечивость. В ходе вычислительного эксперимента произво дился расчёт эффективной структуры парка ДСМ, и были переданы пред приятию рекомендации по эксплуатации парка ДСМ и проведению плано вых профилактических мероприятий. По окончании выполнения вычисли тельного эксперимента проводился анализ изменения эффективности функционирования исследуемых систем дорожно-строительного предпри ятия.
В третьей главе приводится математическая модель оптимизации структуры и состава парка ДСМ с учётом проведения профилактических мероприятий.
В создаваемой модели было принято допущение, что директивные сро ки выполнения работ уже заданы.
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, выпол няющих один и тот же вид операции, делится по номерам j = 1, J.
Формализуем темп работы комплекта на объекте, который выразим следующей формулой:
J tg = [min [ (Q kijg (Н) nkijg (Pkijg– t kbijg))]], j g = 1, m ;
i = 1, I ;
k = 1, K, (1) где k – порядковый номер смены, k = 1, K ;
j – порядковый номер машины, выполняющей какой-либо вид операции, j=1, J ;
i – вид операции, выпол няемый какой-либо машиной, i = 1, I ;
g – порядковый номер объекта, g = 1, m ;
b – порядковый номер профилактического мероприятия, b = 1, B ;
Q kijg (Н) – часовая эксплуатационная производительность как функция от наработки машины j-го номера, выполняющей i-й вид операции на g-м объекте в k-ю смену;
n kijg – количество машин j-го номера, выполняющих i-й вид операции на g-м объекте в k-ю смену;
P kijg – фонд времени работы машины j-го номера, выполняющей i-й вид операции на g-м объекте в k-ю смену;
tkbijg– продолжительность проведения планового профилактическо го мероприятия b-го номера машины j-го номера, выполняющей i-й вид операции на g-м объекте в k-ю смену.
Из формулы (1) видно, что минимальная суммарная производитель ность машин j-го номера, выполняющих i-й вид операции на g-м объекте в k-ю смену, будет являться реальным темпом всего комплекта.
Ожидаемый результат работы, выполняемый комплектом машин за од ну смену, определяется по формуле:
J R = [min [ (Q kijg (Н) nkijg (Pkijg– t kbijg))]] Rg, j g = 1, m ;
i = 1, I ;
b=1, B ;
k = 1, K, (2) где Rg – ожидаемые результаты работы комплекта над единицей продукции на g-м объекте.
Затраты на используемый комплектом машин на g-м объекте строи тельный материал за смену можно определить по формуле J С м = [min [ (Q kijg (Н) nkijg (Pkijg– t kbijg))]] С мg, j g = 1, m ;
i = 1, I ;
b=1, B ;
k = 1, K, (3) м где С – затраты на материалы по единице продукции комплекта машин, g 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 можно учитывать сдачу техники в аренду или же нахождение её на балансе орга низации.
Для комплекта машин, выполняющего работы на g-м объекте, сумма себестоимостей машиносмены может быть определена по следующей формуле:
I J k k k kb k = 1, K ;
b=1, B ;
g = 1, m, (4) Sg = ( n ijg Cэ ijg (P ijg– t ijg)), i 1 j где Cэkijg -себестоимость машиночаса по машине j-го номера, выполняю щей i-й вид операции на g-м объекте в k-ю смену.
Далее рассмотрены составляющие себестоимости машиночаса:
Cэkijg =Аkijg + Ррkijg + Бkijg + Зkijg + Эkijg + Ссм kijg + Гkijg + Спер kijg, g = 1, m ;
i = 1, I ;
k =,1, K ;
j = 1, J, (5) k k k k k см k k пер k где А ijg, Р ijg, Б ijg,З ijg, Э ijg, С ijg, Г ijg, С ijg – соответственно амортиза ционные отчисления;
затраты на ремонт, ТО и диагностику;
затраты на за мену быстроизнашивающихся деталей;
затраты на оплату труда операто ров-машинистов;
затраты на энергоносители;
затраты на смазочные мате риалы;
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 (4) примет вид I J k k k k k k см k k пер k Sg = ( n ijg (А ijg + Рр ijg + Б ijg + З ijg + Э ijg + С ijg + Г ijg + С ijg) i 1 j k t kbijg)), g = 1, m ;
b=1, B ;
k = 1, K.
ijg– (P (6) В модели помимо затрат на парк собственных машин учтены затраты на аренду машин у сторонних организаций:
I J ар Cар = nkijg Сijg ( Pijg – t kbijg ), g = 1, m ;
b=1, B ;
k = 1, K, k (7) i 1 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 сле дующим образом:
(( R–C м) – (Sg – Cар)) k=Zk, (8) или m J IJ k k k kb м k aр [min [ (Q ijg(Н) n ijg (P ijg– t ijg ))] (Rg– C g) – (( Cэ ijg Cijg ) g1 j 1 i1 j k (P kijg– t kbijg ))] =Z k b=1, B ;
k = 1, K, n (9) ijg k (1 E ) где k – коэффициент дисконтирования;
Е – норма дисконта.
Уравнения (8), (9) позволяют провести распределение машин по объек там с учётом проведения ТО и ремонта. Однако необходимо учесть неко торые ограничения, относительно которых будет проводиться распределе ние.
Во-первых, минимальная суммарная производительность машин j-го номера, выполняющих i-й вид операции на g-м объекте в k-ю смену, долж на быть больше или равна заданному сменному объёму работ, который не обходимо выполнить:
J min [ (Q kijg(Н) nkijg (P kijg– t kbijg ))] Vсмgk, j g = 1, m ;
i = 1, I ;
b=1, B ;
k = 1, K. (10) В создаваемой модели каждая машина j-го номера, выполняющая i-й вид операции на g-м объекте, рассматривается индивидуально, т.е. соот ветственно не будет больше единицы и может работать только на одном объекте в k-ю смену.
m k j = 1, J ;
i = 1, I ;
k = 1, K.
n ijg 1, (11) g Количество машин, которое будет получено в результате расчёта, должно быть целым и положительным числом и может принимать значе ния либо 0, либо 1.
nkijg – целое число, nkijg 0, j=1, J ;
g = 1, m ;
i =1, I. (12) Ограничение (13) означает, что суммарная продолжительность за пе риод k =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, а также что машина j-го номера, выполняющая i-й вид операции на g-м объекте в k-ю смену не сможет работать в смены, предшествующие смене начала работ и в смены следующие за сменой окончания работ.
K 1, t k b t общ b ;
k k ' и k k " ;
g g ijg ijg k k n ijg = K общ b kb 0, t ijg t ijg ;
k k g ' и k k g ", k b=1, B ;
j=1, J ;
g = 1, m ;
i = 1, I. (13) Ограничение (14) означает, что суммарная продолжительность профи лактических мероприятий b-х номеров машин j-х номеров, предназначен ных 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.
I J T t kbijg, k = 1, K ;
g = 1, m ;
b=1, B. (14) i 1 j Ограничение (15) означает, что продолжительность профилактическо го мероприятия b-го номера, проводимого машине j-го номера, предназна ченной для выполнения i-го вида операции на g-м объекте в k-ю смену, должна быть меньше или равна сменному фонду рабочего времени.
t kbijg P kijg, j=1, J ;
g = 1, m ;
i = 1, I ;
k = 1, K ;
b=1, B. (15) Ограничение (16) означает, что суммарная продолжительность профи лактического 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 гра ницах: от окончания проведения последней диагностики технического со стояния до допустимого значения вероятности безотказной работы маши ны.
K K K kb kb kb t t t ijg' ijg", ijg k1 k1 k j=1, J ;
g = 1, m ;
i = 1, y ;
b=1, B. (16) Неиспользованная в созданных комплектах техника в какую-либо из смен может быть передана сторонним организациям в аренду.
В результате расчёта можно получить следующие данные: состав ком плекта на каком-либо объекте в какую-либо из смен;
равномерно распре делённый поток требований на проведение ТО и ремонтов машин парка в течение рассматриваемого периода времени;
величину наработки между ТО и ремонтами для какой-либо машины в какую-либо смену;
общий сум марный эффект от использования парка машин на разных объектах за оп ределённый период времени. Для модели разработан и приведён алгоритм оптимизации.
Разработанная модель учитывает изменение часовой эксплуатационной производительности от наработки с учётом проведения ТО и ремонтов.
Использование закономерностей изменения часовой эксплуатационной производительности позволяет более точно подобрать эффективную структуру комплектов машин, распределяемых по объектам. Помимо этого рассматривается использование машин, сдаваемых в аренду сторонними организациями.
В модели предлагается корректирование рационального значения пе риодичности машин в зависимости от загрузки ремонтной системы в тече ние рассматриваемого периода и эффективности единичной техники отно сительно остальных машин парка.
Разработанная математическая модель позволяет учесть при оптимиза ции особенности функционирования двух взаимосвязанных систем, что делает её эффективным инструментом управления в области дорожно строительного производства.
Для повышения эффективности управления системами производствен ной и технической эксплуатации была усовершенствована методика и критерий определения рациональной периодичности проведения ТО и ре монтов ДСМ. В предлагаемом критерии помимо минимизации суммарных удельных затрат при проведении ТО и ремонта учитываются недополу ченные финансовые результаты от падения эксплуатационной производи тельности с увеличением наработки машин.
Критерий определения рациональной периодичности проведения ТО и ремонтов ДСМ описан следующей формулой:
С об С пп С р, (17) где Спп – недополученные финансовые результаты, связанные с падением эксплуатационной производительности машин в процессе наработки, руб.;
СР – затраты на проведение ремонта машин, руб.
Для определения недополученных финансовых результатов, связанных с падением эксплуатационной производительности машин, было предло жено следующее уравнение:
tr Спп ( П max r t r П (t r ) dt ) nt r Ц ед, (18) где ntr – количество межремонтных циклов до наработки на отказ (tот) в r –м интервале;
tr – наработка машины в течение межремонтного периода в r –м интервале, машиночасов;
t от ntr, (19) tr Цед – цена единицы продукции, производимой машиной, руб.;
Пmax r – средняя максимальная производительность машины, единиц продукции в час в r –м интервале, м3/ч;
П (tr ) – закономерность изменения производи тельности в r –м интервале, м3/ч, П (t r ) a 0 t r a1, (20) здесь a0 – интенсивность изменения эксплуатационной производительно сти;
a1 – постоянная регрессии.
Затраты на проведение ремонта могут быть определены для различных межремонтных циклов по формуле С р К р (t r ) ntr ( Ц рч Ц пр ), (21) где Црч – цена одного ремонточаса, руб;
Цпр – недополученные финансовые результаты из-за простоев машины в зоне ремонта, руб.;
К р (t r ) – функция изменения суммарного количества часов ТО и ремонтов, ч, К р (t r ) b0 t r bl, (22) здесь b0 – интенсивность изменения суммарного количества часов ТО и ремонтов;
bl – постоянная регрессии величины суммарного количества ча сов ТО и ремонтов.
Недополученные финансовые результаты из-за простоев машины в зо не ремонта могут быть определены для различных межремонтных циклов по формуле Цпр= Цед П (tr ). (23) В результате расчёта по предлагаемой методике были получены значе ния математического ожидания, верхней и нижней границ «зоны» рацио нальной периодичности проведения текущих ремонтов и ТО № 3 для раз личных интервалов наработки с вероятностью 0,95. Результаты расчёта по предлагаемой методике для скреперов и бульдозеров, выполняющих рабо ты на различных операциях для интервала наработки 0 – 6000 маш. ч при ведены на рис. 1, 2, 3.
1 2 t рац, маш. ч 0 1000 2000 3000 4000 5000 t, маш. ч Рис. 1. Зависимость рациональной периодичности проведения ре монта скреперов от наработки: 1,2,3– соответственно верхняя гра ница, математическое ожидание, нижняя граница «зоны» рацио нальной периодичности;
4 – фактическое значение периодичности ремонта t рац, маш. ч 3 0 1000 2000 3000 4000 5000 t, маш. ч Рис. 2. Зависимость рациональной периодичности проведе ния ремонта бульдозеров от наработки, используемых при планировке насыпи: 1,2,3 – соответственно верхняя граница, математическое ожидание, нижняя граница «зоны» рацио нальной периодичности;
4–фактическое значение периодичности ремонта t рац, маш. ч 500 0 1000 2000 3000 4000 5000 t, маш. ч Рис. 3. Зависимость рациональной периодичности проведения ремонта бульдозеров от наработки, используемых при разравни вании грунта: 1,2,3 – соответственно верхняя граница, математи ческое ожидание, нижняя граница «зоны» рациональной перио дичности;
4 – фактическое значение периодичности ремонта Четвёртая глава посвящена экспериментальному исследованию парка ДСМ ОГУП «Омскавтодор». Исследовались скреперы ДЗ-11П при выполнении операции разработки грунта и бульдозеры ДЗ-110В при вы полнении операций разравнивания и планировки грунта от наработки. При обработке экспериментальных данных были приняты допущения:
а) машины использовались на 2-й категории грунта;
б) машины использовались на талых грунтах.
Для установления закономерностей изменения эксплуатационной про изводительности на различных интервалах наработки решались задачи оп ределения закона распределения числовых характеристик.
Первоначально с помощью метода статистического анализа были оп ределены числовые характеристики: математическое ожидание, дисперсия, среднеквадратическое отклонение и коэффициент вариации. Для проверки согласования теоретического и эмпирического распределений применялся критерий согласия Пирсона 2. Таким образом было установлено, что экс плуатационная производительность на различных интервалах наработки скреперов ДЗ-11П и бульдозеров ДЗ-110В описывается законом бета распределения. Для математического ожидания были определены довери тельные границы изменения эксплуатационной производительности с ве роятностью 0,95. Далее был проведён регрессионный анализ эксплуатаци онной производительности и продолжительности ТО и ремонта от нара ботки. В результате регрессионного анализа были определены: характер изменения показателей, доверительные границы параметров регрессии, уравнения регрессии, доверительные границы величин эксплуатационной производительности и продолжительности ТО и ремонта на различных интервалах наработки с вероятностью 0,95.
Определены закономерности изменения среднегодовой продолжитель ности неплановых ремонтов автосамосвалов марок МАЗ-5511, ЗИЛ-4505, машин для содержания дорог марок МДК- 4331, МДК-133 Г 4, скреперов марок ДЗ-11П, МоАЗ-6007, МоАЗ-6014 от среднегодовой продолжитель ности плановых профилактических мероприятий В результате оптимизации структуры и состава комплектов скре перов и бульдозеров эффективность увеличилась до 1,8 – 2,7 %;
при учёте влияния неплановых ремонтов и проведении ТО и ремонта согласно реко мендациям ЦНИИОМТП эффективность дополнительно увеличилась на 42,7– 43,7 %;
в результате корректирования периодичности плановых профилактических мероприятий эффективность использования техники дополнительно увеличилась на 2,4 – 3,8 %.
Общая эффективность использования комплектов скреперов и бульдо зеров увеличилась до 46,3 – 54,2 % или 5679,5 – 8038,4 руб./месяц на еди ничную машину.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В результате выполненного исследования решена актуальная и важная задача повышения эффективности управления системами производствен ной и технической эксплуатации парка машин.
1. Разработана экономико-математическая модель расчёта эффективно го по структуре и составу парка машин с точки зрения комплексного рас смотрения систем производственной и технической эксплуатации. Разра ботанная математическая модель позволяет учесть:
а) индивидуальную эксплуатационную производительность единичной машины;
б) затраты времени на проведение единичного ТО и ремонта каждой машине;
в) условие неперегрузки сменной мощности ремонтных средств;
г) корректирование периодичности ТО и ремонта.
2. Доказаны экспериментально закон бета-распределения и параметры его числовых характеристик случайной величины, определяющих процесс изменения эксплуатационной производительности бульдозеров марки ДЗ -110В на операциях: планировка насыпи, разравнивание грунта;
скре перов марки ДЗ-11П при выполнении операции разработки грунта на раз личных интервалах наработки.
3. С помощью регрессионного анализа исследовано влияние наработки на эксплуатационную производительность и продолжительность плановых ТО и ремонтов бульдозеров марки ДЗ-110В, скреперов марки ДЗ-11П. В результате проведённого регрессионного анализа построены линейные за висимости, определены доверительные границы параметров регрессии и рассеивания случайной величины эксплуатационной производительности, продолжительности плановых ТО и ремонтов на различных интервалах наработки с вероятностями 0,95, 0,99.
4. Усовершенствована методика определения рациональной периодич ности проведения ТО и ремонтов дорожно-строительных машин.
5. В результате регрессионного анализа определены эмпирические за висимости влияния среднегодовой продолжительности плановых профи лактических мероприятий на среднегодовую продолжительность неплано вых ремонтов в процессе эксплуатации скрепера марок ДЗ-11П, МоАЗ-6007, МоАЗ-6014;
автосамосвалов марок МАЗ-5511, ЗИЛ-4505;
ма шин для содержания дорог марок МДК-4331, МДК-133 Г 4.
6. На примере предприятий СМУ-6 «Омскнефтепроводстрой» и ОГУП «Омскавтодор» апробированы результаты математической модели по рас чёту оптимального по структуре и составу парка ДСМ. Общая эффектив ность использования парка машин увеличилась до 46,3 – 54,2 % или 5679, – 8038,4 руб./месяц на единичную машину.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
1. Иванов В.Н., Салихов Р.Ф., Щукин К.В. Влияние наработки, техни ческих обслуживаний и ремонтов на эксплуатационную производитель ность дорожно-строительных машин // Изв. вузов. Строительство.–2003.– № 3.– С. 97–100.
2. Иванов В.Н., Салихов Р.Ф., Несов К.Н. Влияние наработки на экс плуатационную производительность и продолжительность ремонтов до рожно-строительных машин // Изв. вузов. Строительство.–2003.–№ 10.– С.
93–96.
3. Иванов В.Н., Салихов Р.Ф. Исследование влияния смещения смен на эксплуатационную производительность и организацию проведения ре монта строительных машин // Новые информационные технологии в ре шении проблем производства, строительства, коммунального хозяйства, экологии, образования, управления и права: Сборник материалов II Рос сийско-Украинского симпозиума.– Пенза: Приволжский дом знаний, 2002.– С. 170–172.
4. Иванов В.Н., Салихов Р.Ф., Щукин К.В. Критерий определения ра циональной периодичности проведения ремонтов дорожно-строительных машин // Строительные и дорожные машины.-2003.-№ 2. – С.29 – 30.
5. Иванов В.Н., Салихов Р.Ф., Щукин К.В. Методика определения ра циональной периодичности проведения ремонтов дорожно-строительных машин // Механизация строительства.–2003.–№ 5.– С. 12–14.
6. Иванов В.Н., Салихов Р.Ф. Профилактические мероприятия и коли чество внезапных отказов при эксплуатации машин // Механизация строи тельства.–2002.–№ 5. – С.28–29.
7. Иванов В.Н., Салихов Р.Ф. Оптимизация структуры парка, проведе ния технического обслуживания и ремонта дорожно-строительных ма шин// Изв. вузов. Строительство.–2002.–№ 12.– С. 70 – 74.
8. К обоснованию проведения профилактических воздействий на ма шины, для снижения аварийности на дорогах / В.Н. Иванов, Р.Ф.Салихов // Проблемы безопасности дорожного движения: Материалы Первой Россий ско-Германской конференции, 15-18 мая, 2002 г.– Омск: Изд-во СибАДИ, 2002.– Т. 2.– С.86 – 90.
9. Салихов Р.Ф. Анализ решений задачи оптимального распределения требований в системе ремонта строительных машин/ СибАДИ.– Омск, 2001.– 4 с.– Деп. в ВИНИТИ, 26.10.01, № 2258 – В 2001.
10. Салихов Р.Ф. Влияние количества внезапных отказов строительных машин на формирование мощности производственно-ремонтных баз// До рожно-транспортный комплекс, экономика, экология, строительство и ар хитектура: Материалы Международной научно-практической конферен ции.– Омск: Изд-во СибАДИ, 2003.– Т. 2.– С.152 – 153.
11. Салихов Р.Ф. Снижение простоев дорожно-строительных машин в процессе эксплуатации // Современные проблемы транспортного строи тельства, автомобилизации и высокоинтеллектуальные научно педагогические технологии: Тез. докл. на Междунар. научно-технической конференции, посвящённой 70-летию СибАДИ.– Омск: Изд-во СибАДИ, 2000.– Т. III. Машины и процессы в строительстве. – С. 12–13.
Подписано в печать 25.09. Формат 60х90 1/16 Уч.- изд.я. 1, Тираж 100 экз. Заказ Отпечатано в ПЦ издательстве СибАДИ 644099, г. Омск, ул. П. Некрасова,