Методика формирования структуры распределенной производственной базы автотранспортных подразделений нефтепроводной отрасли
На правах рукописи
КОЗИН Евгений Сергеевич МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ БАЗЫ АВТОТРАНСПОРТНЫХ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ НЕФТЕПРОВОДНОЙ ОТРАСЛИ 05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Оренбург - 2013
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образова тельном учреждении высшего профессионального образования (ФГБОУ ВПО) «Тюменский государственный нефтегазовый университет» (ТюмГНГУ).
Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент Бауэр Владимир Иоганнесович
Официальные оппоненты: Бондаренко Елена Викторовна, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Оренбургский государст венный университет», профессор ка федры технической эксплуатации и ре монта автомобилей;
Хабибуллин Рифат Габдулхакович, доктор технических наук, профессор, Набережночелнинский институт (филиал) ФГАОУ ВПО «Казанский (Приволжский) федеральный университет», заведующий кафедрой сервиса транспортных систем Ведущая организация - ФГАОУ ВПО «Сибирский федераль ный университет»
Защита состоится 13 декабря 2013 года в 15:00 на заседании диссертацион ного совета Д 212.181.02, созданного на базе ФГБОУ ВПО «Оренбургский госу дарственный университет», по адресу: 460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13, ауд. 6205.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет».
Автореферат разослан ноября 2013 г.
Ученый секретарь диссертационного совета В.И. Рассоха
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. В настоящее время большое количество транспорт ных средств (ТС) задействовано в нефтепроводной отрасли, являющейся страте гической для страны.
Ежегодно выполняются объемы работ по выборочным ремонтам магист ральных нефтепроводов (МН). Технологический процесс ремонта МН предусмат ривает отключение участка нефтепровода или его работу при сниженном давле нии в течение определенного времени. Действующие регламенты трубопровод ных организаций не допускают превышения норматива времени ремонта. При этом до 90% всех ремонтных работ выполняется с участием автомобилей различ ных категорий. Отказ автомобиля может привести к увеличению длительности технологических операций ремонта трубопровода. В таких условиях необходима эффективная структура производственно-технической базы (ПТБ) по техническо му обслуживанию (ТО) и ремонту (Р) автотранспорта (АТ), которая была бы спо собна поддерживать высокий уровень технической готовности, учитывая в своей организации регламенты по эксплуатации трубопроводов и производственно технологические факторы.
Специфика производства обуславливает работу АТ в отрыве от основных баз в течение длительного времени. Поэтому возникает потребность в обслужива нии и ремонте автомобилей во время проведения работ по ремонту нефтепровода.
Обслуживание может быть реализовано на одном из элементов распределенной ПТБ: с помощью передвижных авторемонтных мастерских (ПАРМ) или на ста ционарных базах, характеризующихся различными параметрами. Организация обслуживания автомобилей усложняется тем, что при отсутствии межсменного времени процесс обслуживания необходимо совместить с технологическим про цессом ремонта нефтепровода без увеличения сроков его проведения и не превы сить при этом норматив наработки автомобилей до ТО. В настоящее время на производстве отсутствуют алгоритмы выбора элемента ПТБ для ТО и Р автомо билей, не регламентированы вопросы комплектации трубопроводных ремонтных бригад средствами по ТО и Р транспортных средств.
Существующие методы технологического расчета стационарных постов не в полной мере учитывают инфраструктурные особенности районов пролегания магистральных нефтепроводов Западной Сибири, технологию и вариацию объе мов работ по ремонтам нефтепроводов, формирующую поток заявок на ТО и Р автомобилей на элементах ПТБ.
Таким образом, формирование структуры распределенной ПТБ по ТО и Р АТ, учитывающей в своей организации производственно-технологические факто ры, является актуальной научно-практической задачей.
Объект исследования – процесс формирования структуры распределенной производственной базы по ТО и Р автомобилей в нефтепроводной отрасли.
Предмет исследования – закономерности формирования структуры рас пределенной производственной базы по ТО и Р автомобилей с учетом производ ственно-технологических факторов ремонта нефтепровода.
Цель работы - повышение эффективности транспортного обслуживания процессов ремонта нефтепровода за счет формирования рациональной структуры распределенной производственной базы по ТО и Р автомобилей.
Задачи исследования, обусловленные целью работы:
разработать математическую модель эксплуатации автомобилей при 1) ремонте магистральных нефтепроводов;
определить закономерности влияния производственно 2) технологических факторов ремонта нефтепровода на выбор элемента производст венно-технической базы для проведения ТО и Р автомобилей;
выявить закономерности влияния производственно-технологических 3) факторов ремонта нефтепровода на потребность в стационарных постах и пере движных авторемонтных мастерских для ТО и Р автомобилей;
разработать методику формирования структуры распределенной про 4) изводственной базы автотранспортных подразделений нефтепроводной отрасли и оценить ее эффективность.
Методы исследования. В работе использованы теоретические и экспери ментальные методы исследования - системный анализ, математический анализ, математическая статистика, метод «деревьев» принятия решений, метод имитаци онного моделирования.
Научную новизну работы определяют положения, выносимые на защи ту:
1) разработанная математическая модель эксплуатации автомобилей при ре монте магистральных нефтепроводов, позволяющая определить структурные по казатели производственно-технической базы по ТО и Р автомобилей с учетом факторов, характеризующих производство по ремонту магистральных нефтепро водов;
2) выявленные закономерности влияния производственно-технологических факторов ремонта нефтепровода на структурные показатели распределенной про изводственной базы по ТО и Р автомобилей, позволяющие произвести выбор ра ционального элемента ПТБ и определить количество стационарных постов и пе редвижных авторемонтных мастерских на каждом из элементов с учетом удален ности мест работы ТС от базы и особенностей технологии ремонта нефтепровода;
3) методика формирования структуры распределенной производственной базы по ТО и Р автомобилей, созданная на основе разработанной математической мо дели и выявленных закономерностей, в отличие от известных позволяющая опре делить структурные показатели ПТБ с учетом заданных объемов работ по ремон ту нефтепровода различными методами для каждого территориального авто транспортного подразделения.
Практическая значимость. Разработанная методика формирования струк туры распределенной производственной базы автотранспортных подразделений нефтепроводной отрасли позволяет обеспечить непрерывность процессов ремонта нефтепровода за счет повышения коэффициента технической готовности автомо билей и сократить затраты на транспортное обслуживание нефтепроводной от расли.
Апробация работы. Основные результаты исследования доложены, обсуж дены и одобрены на всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Новые технологии – нефтегазовому региону» (Тюмень, 2010, 2012 гг.), всероссийской научно-технической конференции «Про блемы эксплуатации систем транспорта» (Тюмень, 2009 г.), международной науч но-практической конференции «Проблемы функционирования систем транспор та» (Тюмень, 2010, 2011, 2012 гг.), всероссийской научно-технической конферен ции «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень, 2009 г.), международной научно технической конференции «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень, 2011, 2013 гг.), международной научно-технической конференции «Транспортные и транспортно-технологические системы» (Тюмень, 2011, 2012, 2013 гг.), 1 туре на учно-технической конференции молодежи ОАО «Сибнефтепровод» (Тюмень, 2011 г.), III международной научно-практической конференции «Развитие транс портной системы на постсоветском пространстве: история, проблемы и перспек тивы» (Кемерово, 2012 г.), научных семинарах кафедры «Сервис автомобилей и технологических машин» ТюмГНГУ.
Реализация результатов работы. Разработанная методика внедрена в фи лиале ГК «ЕВРАКОР» - Строительно-монтажном тресте № 2 «Западный». Кроме того, результаты исследований используются в учебном процессе ТюмГНГУ при подготовке специалистов и бакалавров для автомобильного транспорта.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 1 коллек тивной монографии и 22 научных статьях, числе которых 5 статей в ведущих ре цензируемых научных журналах из «Перечня…» ВАК, а также в 2 методических указаниях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, выводов, списка использованных источников из 124 наименований, со держит 160 страниц машинописного текста, в том числе 25 таблиц, 55 иллюстра ций, 12 страниц приложений.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность темы, излагается цель исследо ваний, научная новизна, практическая значимость, а также основные положения, выносимые на защиту.
Первый раздел посвящен анализу состояния вопроса. В результате изуче ния ранее выполненных исследований установлено следующее.
Одним из элементов системы транспортного обслуживания объектов неф тепроводной отрасли, определяющих ее эффективность, является производствен но-техническая база по ТО и Р автомобилей. Производственно-техническая база совокупность зданий, сооружений, оборудования и оснастки, предназначенных для хранения, ТО и Р транспортных средств, а также создания необходимых усло вий для высокопроизводительного труда персонала. Структура ПТБ предполагает наличие взаимосвязи между ее элементами, установление показателей каждого элемента (количество передвижных и стационарных постов для ТО и Р автомоби лей), что направлено на обеспечение целостности системы и сохранение ее ос новных свойств.
ПТБ для ТО и Р АТ при ремонте магистральных нефтепроводов состоит из четырех объединенных в единую структуру элементов, имеющих различную про изводственную мощность и пространственное расположение (таблица 1).
Таблица 1 - Характеристики элементов ПТБ Характеристики элемента Наименование элемента ПТБ Средние расстояния Работы по ТО и Р, прово между объектами, км димые на объекте ПО - площадка обслуживания автомоби- По всей длине трубо ЕО, ТО-1, ТР лей на месте ремонта нефтепровода провода ЛПДС - линейная перекачивающая дис ЕО, ТО-1, ТР петчерская станция ЦТТ - центр технологического транспорта ЕО, ТО-1, ТО-2, ТО-3, при управлении магистральными нефте- СО, ТР проводами (УМН) СП - сервисное предприятие по ТО и Р АТ ТО-1, ТО-2, СО, ТО-3, ТР В каждом управлении магистральными нефтепроводами, которое контроли рует участок нефтепровода с несколькими находящимися на нем ЛПДС, сосредо точен парк транспортных средств различных категорий (рисунок 1).
Рисунок 1 - Процентное соот ношение транспортных средств по категориям, характерное для УМН (согласно ГОСТ Р 52051 2003) Аналитические исследования показали, что в некоторых подразделениях наблюдается значительное превышение нормативных сроков нахождения транс портных средств в ремонте (рисунок 2), а в структуре затрат на ТО и Р автомоби лей в нефтепроводных ор ганизациях велика доля не запланированных потерь (до 20% от плановых), связан ных с необходимостью про ведения обслуживания и те кущего ремонта транспорт ных средств в удалении от основных баз.
Это говорит о нали Рисунок 2 - Гистограмма частостей промежутков времени чии в функционировании производственной базы ря нахождения автомобилей в ремонте в течение года да проблем, требующих научно обоснованного подхода к их решению.
Анализ научных и методических трудов Кузнецова Е.С., Карагодина В.И., Данилова О.Ф., Захарова Н.С., Яговкина А.И., Назаренко А.С., Сощенко А.Е. и других ученых позволил сделать выводы, что при хорошей изученности вопросов повышения эффективности работ по ремонтам магистральных нефтепроводов, значительном объеме исследований по оптимизации деятельности автотранс портных предприятий в различных сферах народного хозяйства решения проблем эксплуатации автомобилей при ремонте магистральных нефтепроводов не полу чили широкого развития.
Методы, применяемые в большинстве работ, не позволяют получить точных результатов в условиях стохастической неопределенности при значительной ва риации производственно-технологических факторов.
Анализ состояния вопроса позволил сформулировать цель и задачи иссле дования.
Второй раздел посвящен теоретическим исследованиям. Рассмотрена об щая методика исследований, представлена целевая функция изучаемой системы, проанализирована структура системы и связи между е элементами, сформирова на математическая модель эксплуатации автомобилей при ремонте нефтепрово дов, выдвинуты гипотезы о виде закономерностей влияния производственно технологических факторов на структурные показатели распределенной ПТБ.
Особенность предлагаемой методики заключается в том, что основное про изводство рассматривается как подсистема, которая определяет подходы к экс плуатации автомобилей и формирует объемы их работ, что влияет на объем работ по ТО и Р автомобилей и, соответственно, на значения показателей распределен ной производственной базы.
В рамках системного подхода, в соответствии с теорией менеджмента, про изводственная база была представлена как система, в которой выделено несколь ко уровней факторов (рисунок 3).
IV.Вектор рациональных RРАЦ параметров ПТБ III.Факторы, ЗП Т ЗТО,Р Рисунок 3 - Система взаимосвязи рас определяющие эффективность пределенной производственно технической базы по ТО и Р автомоби NТО,Р II.Факторы, связанные с техникой лей с основным производством АСС Арез ТЭ WТТМ I.Производственные факторы ТТП ТР Nрем LПТБ VТ W ДУ Гр СУ LТР VОТК lСТ На входе в систему находятся производственные факторы, определяющие технологию ремонта нефтепровода (ТР) и общее время выполнения ремонтных работ: диаметр ремонтируемой трубы (Ду), длина дефектной секции (LТР), толщи на стенки трубы (lСТ), тип грунтов в зоне ремонта (Гр), объем откачиваемой нефти (VОТК) и сезонные условия (СУ), при которых необходимо проводить ремонтные работы. Производственно-технологические факторы основного производства влияют на второй уровень факторов: определяют время работы автомобилей в пе риод выполнения объемов работ по ремонту МН (W).
В общем виде модель определения времени работы автомобиля на ремонте МН можно записать:
q jh Wmn a0 ab xib (1), b где W – время работы n-ого автомобиля h-ой модели j–й категории в процессе ремонта нефтепровода рассматриваемым m-ым методом, ч;
xb – факторы основного производства (длина заменяемого участка, диаметр нефтепрово да и т.д.);
a0,ab – параметры регрессионной модели.
С учетом закрепленного за автотранспортным подразделением объема работ по выборочным ремонтам МН среднее время нахождения ТС в эксплуатации можно записать как:
Aсс 4 3 H ТЭ jh N РЕМ m Wmn (2) n 1m 1 j 1 h, где ТЭ - среднее время нахождения транспортных средств в эксплуатации, ч;
NРЕМ – количество ремонтов нефтепровода, закрепленного за рассматриваемым авто транспортным подразделением, шт.;
Асc - автомобили, задействованные при ремонте нефтепровода, ед.;
m - метод ремонта нефтепровода;
H – количество моделей данного типа ТС, ед.
Технология ремонта МН не предусматривает наличие межсменного време ни для проведения работ по ТО и Р автомобилей на площадках ремонта нефте провода. Анализ процессов эксплуатации транспортных средств при ремонте тру бопровода на основе систем управления проектами позволил определить, что, ввиду особенностей производства, режим работы некоторых категорий автомоби лей является прерывистым (рисунок 4).
Рисунок 4 - Диаграмма процесса работы автомобилей при ремонте МН методом установки муфты Промежутки времени, в течение которых транспортное средство находится в ожидании следующей технологической операции и временно не задействовано, получили название времени технологического простоя. Они могут быть использо ваны для ТО и Р АТ. В общем виде данный показатель может быть представлен как:
jh (3) Т ТП mn (Т РЕМ m Wmn ) k mn, jh jh где ТРЕМ – длительность ремонта нефтепровода, ч;
k – эмпирический коэффициент, характеризующий прерывность времени технологиче ского простоя автомобилей при ремонте МН k 0;
1.
Таким образом, ТО или Р автомобилей возможно реализовать без дополни тельных затрат при условии, что общее время обслуживания ТС будет меньше времени его технологического простоя:
hj Lhj hj Т ТП i t, (4) i Vi hj п з N ТТПihj – время технологического простоя ТС j-ой категории h-ой модели при ре где монте нефтепровода, ч;
hj – средняя трудоемкость проведения -го воздействия (ТО-1, ТО-2, ТР) по j-му авто мобилю h-ой модели, чел.-ч;
N – количество рабочих, занятых при проведении ТО и Р, чел.;
Lhji – расстояние от места нахождения j-го ТС h-ой модели до i-го эл-та ПТБ, км;
Vhji – средняя скорость передвижения j-го ТС h-ой модели до i-го эл-та ПТБ, км/ч.;
tп-з – время подготовительно-заключительных работ при проведении ТО и Р ТС, ч.
При этом суммарное время обслуживания или ремонта автомобилей может превысить допустимое технологией время ТТП, в результате чего потребуются до полнительные затраты на использование резервного автомобиля (АРЕЗ) для со блюдения технологии работ. С другой стороны, затраты на ТО и Р автомобилей по элементам ПТБ будут уменьшаться вследствие снижения трудоемкости на ста ционарных базах в отличие от площадок на месте ремонта трубопровода.
По причине стратегической важности обеспечения непрерывности процес сов перекачки нефтепродуктов совокупность значений структурных показателей распределенной ПТБ (RРАЦ) оценивается значением коэффициента технической готовности автомобилей:
Aсс 4 3 H N РЕМ m Wimjh ТЭ i 1m 1j 1h (5) Т Т Э Т ТО,Р Aсс 4 3 H Aсс 4 3 H jh jh jh jh jh N РЕМ m Wimjh N ТО,Р im ( t ож im t трансп im t п ) ТО,Р im з im i 1m 1j 1h 1 i 1m 1j 1h где Т коэффициент технической готовности автомобилей;
ТТО,Р среднее время нахождения транспортных средств в ТО и ремонте, ч;
количество ТО и Р автомобилей за период времени, ед.;
NТО,Р ТО,Р нормативное время выполнения одного ТО или Р, ч;
среднее время ожидания автомобилем освобождения рабочего поста, ч;
tож среднее время транспортировки ТС на место обслуживания, ч;
tтрансп среднее время подготовительно-заключительных операций при ТО или Р, ч.
tп-з При моделировании вариантов структуры ПТБ рациональным принимается вариант, при котором показатель эффективности максимален, Тmax, и выпол няются все заданные ограничения по минимизации затрат на транспортное обес печение нефтепроводной отрасли (условно разделенных на затраты, связанные с реализацией заданного плана объемов работ по ТО и Р АТ (NТО,Р), и денежные по тери, вызываемые отклонением от плана), выполнения всех объемов работ по ТО и Р автомобилей:
С СП СТ СА СМ СР С ПР (6) min, (7) Т ТО,Р min, P (Т РЕМ ) (8) const, где С суммарные затраты на восстановление и поддержание работоспособности ав томобилей, руб.;
разница между требуемыми к выполнению объемами работ по ТО и Р авто Т ТО, Р мобилей и теми, которые элемент ПТБ может выполнить за заданный проме жуток времени, ч;
вероятность выполнения ремонта нефтепровода за нормативное время;
P(ТРЕМ) СП затраты на перемещение транспортных средств, руб.;
СТ затраты на выполнение работ по ТО и Р, руб.;
СА амортизационные отчисления, руб.;
СМ расходные материалы на выполнение регламентных работ ТО, руб.;
СР затраты на эксплуатацию резервного автомобиля взамен обслуживаемого и находящегося в ремонте, руб.;
СПР денежные потери от простоя автомобиля в ожидании освобождения рабочего поста, руб.
В процессе исследования было проанализировано несколько методов тео рии исследования операций и выбран метод имитационного моделирования как инструмент получения наиболее точных результатов в условиях стохастической неопределенности процессов, не являющихся марковскими. Разработанный алго ритм моделирования представлен на рисунке 5.
Начало Определение значений целевой функции Ввод А, i, x, L,, ТТП… Рисунок 5 - Алгоритм выбо х)dz z ( LПТБ, ТО, Р, TТП, Т ра варианта рациональной Формирование значений параметров элементов структуры распределенной Max(T) ПТБ Pm={LПТБ;
ТО,Р} ПТБ по ТО и Р автомоби лей Техника А=А+1 Рациональный вариант Элемент ПТБ i=i+1 найден Число постов x=x+1 Вывод результатов Конец На первом этапе формируется матрица параметров элементов ПТБ с учетом распределения случайных величин – расстояний между элементами LПТБ, трудо емкости ТО и Р ТО,Р, времени технологического простоя транспортных средств на ремонте МН ТТП и параметров каждой категории ТС. Далее, для каждой категории автомобилей моделируется процесс ТО или Р на элементе ПТБ. Моделирование производится для различных значений количества постов ТО и Р на элементе ПТБ. При этом определяется значение показателя эффективности. При выполне нии заданного количества реализаций и усреднении показателей Т, С, P(ТРЕМ), выполнении ограничений целевой функции, определяется их оптимальные значе ния. Далее процесс повторяется для других категорий ТС. Элемент, при котором достигается наибольшее значение целевой функции, и будет являться рациональ ным для данной категории автомобилей, а количество постов и ПАРМ х, при ко торых на элементе достигаются минимальные затраты и выполняются заданные условия, будет являться рациональным для данного элемента распределенной ПТБ.
На основе предварительного анализа была сформулирована гипотеза: для каждого территориального объединения, эксплуатирующего магистральные тру бопроводы, существует такая распределенная структура по поддержанию работо способности автомобилей, которая предполагает рациональное размещение видов воздействий по элементам ПТБ и совокупность параметров каждого элемента, реализующих ТО и Р автомобилей наиболее эффективным способом с учетом производственно-технологических факторов.
Проверка гипотезы проводилась в ходе экспериментальных исследований.
Третий раздел посвящен экспериментальным исследованиям.
Эксперимент проводился в два этапа – сбор и обработка статистической информации о процессах эксплуатации автомобилей при ремонте нефтепроводов и имитационное моделирование.
Полученная информация была занесена в имитационную модель для полу чения массива данных и последующей их интерпретации. Для реализации имита ционной модели по разработанному алгоритму была использована среда Matlab Simulink.
Для разработки моделей влияния итогового перечня факторов на выбор ра ционального элемента производственной базы для проведения ТО и Р каждой ка тегории автомобилей был использован метод «деревьев» принятия решений (ал горитм C&RT;), реализованный в пакете STATISTICA 6.0 (рисунок 6).
Рисунок 6 - Графи ческая модель при нятия решения по выбору рациональ ного элемента произ водственной базы для проведения ТО- автомобилей катего рий M, N, O Для факторов, имеющих различные показатели и размерность, данный ме тод позволяет представить зависимость целевой переменной от независимых (входных) переменных в иерархической, последовательной структуре, где каждо му объекту соответствует единственный узел (терминальная вершина), дающий решение (конечные блоки на каждой ветви на рисунке 6). Левая ветвь указывает на выполнение логического выражения по одному из влияющих факторов. Руко водствуясь полученным графом, можно определить наиболее рациональный по установленному критерию эффективности элемент производственной базы для проведения работ по автомобилям при различных значениях влияющих факторов.
В результате эксперимента были установлены модели закономерностей влияния производственных факторов на параметры ПТБ.
Установлено, что количество ПАРМ, требуемое для ТО и Р автомобилей на каждом методе ремонта МН, зависит от диаметра нефтепровода и длины выре заемого (дефектного) участка. Методом регрессионного анализа были получены зависимости необходимого количества ПАРМ для ТО и Р автомобилей, задейст вованных в ремонте МН, от производственно-технологических факторов. Итого вые уравнения регрессии представлены ниже:
КАТ Х ПАРМ 0,0012 Д у (9) 0,77 0,02 L уч, М Х ПАРМ 8,57 0,00138 Д у (10) 1,269 ln( Lдеф ), Ш,Н Х ПАРМ 1,07 0,00067 Д у (11) 0,043 Lдеф, где ХПАРМКАТ(М,Ш,Н) - количество ПАРМ для своевременного выполнения всех работ по ТО и Р автомобилей при ремонте нефтепровода методом замены катушки, установки муфты, шлифовки, наплавки соответственно, ед.;
Ду - диаметр нефтепровода, мм;
- длина вырезаемого участка нефтепровода, м;
Lуч - длина дефекта, подлежащего ремонту, мм;
Lдеф ХПАРМ - количество передвижных авторемонтных мастерских, ед.
Также методом корреляционного анализа были определены те факторы, ко торые необходимо учитывать при формировании потребности в постах (ПАРМ) на элементах ПТБ за установленный период времени. Модели зависимости числа постов на элементах ПТБ от производственных факторов имеют вид:
L (12) 0, ( ПТБ )0, Х ПАРМ 0,065 N рем VПТБ, LЦТТ LПО (13) X 0,091 0,02 N 0, ЛПДС рем VПО VЦТТ, LЛПДС z (14) 0. VЛПДС X ЦТТ 1.59 0,06 e N рем, i где ХПАРМ, ЛПДС, ЦТТ– число ПАРМ, постов на ЛПДС, ЦТТ;
LПТБ - расстояние от места проведения ремонта МН до ближайшего стационарного эле мента ПТБ, км;
VПТБ - среднетехническая скорость передвижения транспортного средства от места про ведения ремонта МТ до ближайшего стационарного элемента ПТБ, км/ч;
Nрем – количество ремонтов по плану для данного участка нефтепровода, ед.;
LПО - среднее расстояние от ПО до ЛПДС, км;
LЦТТ – расстояние от ЛПДС до ЦТТ, км;
VПО, ЦТТ, ЛПДС - среднетехническая скорость передвижения автомобиля (трала) между со ответствующими элементами ПТБ, км/ч;
LЛПДС – расстояние между ЛПДС и ЦТТ на данном участке трубопровода, км.;
z – количество ЛПДС, принадлежащих рассматриваемому УМН, ед.
При различных соотношениях методов ремонта МН коэффициенты полу ченных зависимостей изменяются. Адекватность моделей определялась по крите рию Фишера и значению средней ошибки аппроксимации. Для всех моделей Е15% и выполняется неравенство FF;
;
k.
Четвертый раздел посвящен использованию результатов исследований.
На основе полученных моделей закономерностей была разработана методи ка определения рациональных параметров производственной базы по ТО и Р ав тотранспорта. Разработанная методика программно реализована в среде MS Visual Basic в виде пилотного варианта автоматизированного рабочего места инженера механика, ответственного за организацию процессов ТО и Р транспортных средств, а также за их распределение по объектам в рамках Управления магист ральных нефтепроводов и его структурных подразделений.
Применение разработанной методики для Тобольского УМН позволило дать рекомендации по повышению эффективности системы транспортного об служивания нефтепроводной отрасли.
Было установлено, что ТО- транспортных средств категорий M, N, O, Т в удалении от основных баз ра ционально реализовывать с помощью ПАРМ при наличии быстроразверты ваемых пневмомодульных зданий.
Для обеспечения непрерывности процесса ремонта МН при пересечении порогового значения удаленности мес та базирования ПАРМ от места прове дения ремонта МН ПАРМ следует включать в трубопроводную ремонт ную бригаду (рисунок 7).
На основании эксперименталь ных расчетов были сформированы практические рекомендации по определению потребности в ПАРМ для ТО и Р автомобилей (таблица 2).
Таблица 2 – Практические рекомендации по комплектации ремонтного потока пере движными авторемонтными мастерскими Потребность в ПАРМ Удаление мест работы ТС от базы, при ко Методы ремонта МН при значениях факторов тором ПАРМ следует включать в бригаду Замена «катушки» Ду1220мм, Lуч15м L 20 км Установка муфты Ду1220мм, Lдеф500мм L 180 км Шлифовка, наплавка Ду1220мм, Lдеф60мм L 200 км Для удобства практического использования месячная потребность в ПАРМ для ЛПДС представлена в виде нормы, равной 1 ед., которая должна корректиро ваться по формуле (15) в зависимости от изменения значений факторов:
НОРМ Х ПАРМ Х ПАРМ kк k м kш. (15) Коэффициенты определяются как отношение необходимого количества ПАРМ при отклонении факторов от нормы к нормативной потребности в ПАРМ для данного ЛПДС. Рассчитанные коэффициенты корректирования представлены в таблице 3.
Таблица 3- Коэффициент корректирования потребности в ПАРМ для ЛПДС (фрагмент) Диапазон изменения Коэффициент корректирования потребности в ПАРМ числа ремонтов МН в При ремонтах мето- При ремонтах мето- При ремонтах мето месяц, шт. дом замены «катуш- дом композитной дом шлифовки, на ки» kК муфты kМ плавки kШ 0-5 1 0,53 0, 6-10 1,25 0,65 0, 11-15 1,48 0,77 16-20 1,72 0,89 1, Для Тобольского УМН было рассмотрено 5 вариантов распределения объ емов работ по ТО и Р автомобилей между элементами ПТБ, которые сравнива лись по критерию суммарных временных и экономических затрат на ТО и Р АТ, возможности элементов ПТБ выполнить заданные объемы работ с учетом имею щейся мощности (рисунок 8).
Рисунок 8 – Сравнение вариан тов распределения объемов ра бот по ТО и Р АТ между эле ментами ПТБ В результате исследований для каждой категории ТС были определены ра циональные элементы ПТБ для проведения работ по ТО и Р. Рекомендовано рас ширить мощность баз при ЛПДС до 2-х постов и укомплектовать их универсаль ным высокопроизводительным оборудованием для проведения работ по ТО-1 для транспортных средств категорий M,N,O и ТО-2 всех категорий ТС. Базы при ЦТТ, ввиду их значительной удаленности от мест работы автомобилей, рекомендовано специализировать на выполнении трудоемких работ ТО-3 и ТР по всем категори ям автомобилей (таблица 4).
Таблица 4 – Рекомендуемое распределение работ ТО и Р автомобилей по элементам ПТБ Рациональный элемент ПТБ по видам работ Категории ТС ТО-1 ТО-2 ТО-3 ТР Категория M,N,O ЛПДС ЛПДС ЦТТ Категория M,N,O специальные ПО ЛПДС ЦТТ ЦТТ Категория Т ПО ЛПДС ЛПДС ЦТТ Проведение капитального ремонта рекомендовано осуществлять на специа лизированных предприятиях.
Экономический эффект достигается за счет снижения удельных затрат на ТО и Р автомобилей путем определения рационального элемента ПТБ для каждой категории ТС при сравнении существующего варианта распределения работ (ва риант 1 на рисунке 9) и предлагаемого (вариант 5 на рисунке 9). Использование разработанной методики позволило повысить значение Т парка автомобилей на 6%, сократить количество единиц резервных автомобилей, снизить среднее время простоя автомобилей в ТО и Р на 71 ч./мес., уменьшить удельные затраты на об служивание и ремонт автомобилей на 4836 руб. в месяц при заданном уровне на дежности транспортного обслуживания основного производства.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 1. Разработана математическая модель эксплуатации автомобилей при ремон те магистральных нефтепроводов, которая учитывает влияние производственно технологических факторов ремонта нефтепроводов и позволяет произвести опти мизацию существующей структуры распределенной производственной базы по критерию максимизации коэффициента технической готовности при выполнении установленных ограничений.
2. Выявлены закономерности влияния производственно-технологических фак торов ремонта нефтепровода на выбор элемента производственно-технической базы по ТО и Р автомобилей. Установлено, что экономическая целесообразность проведения ТО и Р автомобилей на элементе ПТБ изменяется при изменении вре мени технологического простоя автомобиля на ремонте МН и расстояний до баз.
Для различных категорий транспортных средств модель этого процесса реализо вана с использованием метода «деревьев» принятия решений.
3. Выявлены закономерности влияния производственных факторов на потреб ность в ПАРМ для проведения ТО и Р автомобилей для каждого метода выбороч ного ремонта нефтепровода, которые описываются аддитивными двухфакторны ми регрессионными моделями. Выявлено, что для условий Западной Сибири по требность включения ПАРМ для ТО и Р автомобилей в ремонтный поток возни кает при выполнении трудоемких ремонтов МН по замене более 15 м трубопро вода диаметром 1220 мм при удалении от базы более, чем на 20 км. В остальных случаях целесообразно использование ПАРМ по потребности с местом базирова ния на ЛПДС.
4. Выявлены закономерности влияния производственно-технологических фак торов на потребность в ПАРМ и стационарных постах по ТО и Р автомобилей при выполнении автотранспортным подразделением годовых объемов работ по выбо рочным ремонтам МН, которые описываются многофакторными регрессионными моделями. Количество постов по ТО и Р ТС зависит от объема работ по ремонту нефтепроводов различными методами, при этом наибольший вес имеет метод за мены катушки.
5. Разработана методика формирования рациональной структуры распреде ленной производственной базы автотранспортных подразделений нефтепровод ной отрасли, которая учитывает производственно-технологические факторы ре монта нефтепроводов и для удобства практического использования представлена в виде пилотного варианта автоматизированного рабочего места, которое позво ляет инженеру-механику эффективно управлять процессами ТО и Р автомобилей.
6. Разработаны рекомендации для Тобольского Управления магистральных нефтепроводов по формированию рациональной структуры ПТБ по ТО и Р авто мобилей. Рекомендовано ТО-1 транспортных средств в удалении от основных баз реализовывать с помощью ПАРМ, увеличить мощность баз при ЛПДС для прове дения ТО-2 всех категорий ТС. Базы при ЦТТ рекомендовано специализировать на выполнение трудоемких работ ТО-3 и текущего ремонта по всем категориям автомобилей. Расчетный экономический эффект составляет 4836 руб. на один ав томобиль в месяц.
Содержание диссертации опубликовано в 25 печатных работах, основными из которых являются:
Публикации в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ:
1. Козин, Е.С. Определение потребности в мобильных средствах для обеспе чения работоспособности автотракторной техники при ремонте магистральных нефтепроводов / Е.С. Козин, А.В. Базанов, В.И. Бауэр // Научно-технический вестник Поволжья. – 2012. – №3. – С. 50-54.
2. Козин, Е.С. Методика определения потребности в топливе для автотрактор ной техники при ремонте магистральных нефтепроводов / Е.С. Козин, А.В. База нов, В.И. Бауэр, А.С. Терехов // Автотранспортное предприятие. – 2012. – №8. – С. 49-52.
3. Козин, Е.С. Определение потребности в постах по ТО и ремонту машин при строительстве и ремонте магистральных нефтепроводов / Е.С. Козин, А.В. База нов, В.И. Бауэр, Ю.Е. Якубовский // Научно-технический вестник Поволжья. – 2012. – №5. – С. 89-93.
4. Козин, Е.С. Определение потребности в топливозаправщиках для машин, используемых при строительстве и ремонте магистральных нефтепроводов / Е.С.
Козин, А.В. Базанов, В.И. Бауэр, Ю.Е. Якубовский // Научно-технический вестник Поволжья. – 2012. – №5. – С. 93-97.
5. Козин, Е.С. Оптимизация производственно-технической базы по техниче скому обслуживанию и ремонту спецтехники при ремонте магистральных нефте проводов / Е.С. Козин // Известия Тульского государственного университета.
Технические науки – 2013. – №5. – С. 83-92.
Публикации в прочих изданиях:
6. Козин, Е.С. Методика формирования рациональной структуры производст венно-технической базы для обслуживания автотракторной техники, задейство ванной при ремонте линейной части магистральных трубопроводов: материалы всероссийской научно-технической конференции «Нефть и газ Западной Сибири / Е.С. Козин, А.В. Базанов, В.И. Бауэр. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2009. – С. 266-269.
7. Козин, Е.С. Моделирование операций по обслуживанию и ремонту спецтех ники, задействованной в строительстве и ремонте магистральных трубопроводов:
материалы международной научно-практической конференции «Проблемы функ ционирования систем транспорта» / Е.С. Козин, А.В. Базанов, В.И. Бауэр. - Тю мень: ТюмГНГУ, 2010. – С. 157-160.
8. Козин, Е.С. Определение характеристик системы обеспечения работоспо собности спецтехники по ремонту трубопроводов: материалы международной на учно-технической конференции «Транспортные и транспортно-технологические системы» / В.И. Бауэр, Е.С. Козин. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. – С. 111-115.
9. Козин, Е.С. Определение факторов, влияющих на потребность в передвиж ных авторемонтных мастерских при ремонте магистральных нефтепроводов: ма териалы III международной научно-практической конференции (заочной) «Разви тие транспортной системы на постсоветском пространстве: история, проблемы и перспективы» / В.И. Бауэр, Е.С. Козин. – Кемерово: КемГУ, 2012. – С. 56-61.
10.Козин, Е.С. Повышение эффективности технического обслуживания и ре монта транспортно-технологических машин с использованием метода деревьев классификации: материалы всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии – нефтегазовому региону» / В.И. Бауэр, Е.С. Козин. - Тюмень:
ТюмГНГУ, 2013. – С. 204-206.
11.Козин, Е.С. Автоматизация процессов управления ТО и Р техники при ре монте магистральных нефтепроводов: материалы международной научно технической конференции «Транспортные и транспортно-технологические систе мы» / В.И. Бауэр, Е.С. Козин. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2013. – С. 61-65.
Подписано в печать 07.11.2013. Формат 60х90 1/16. Усл. печ. л. 1,25.
Тираж 100 экз. Заказ № Библиотечно-издательский комплекс федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет».
625000, Тюмень, ул. Володарского, 38.
Типография библиотечно-издательского комплекса 625039, Тюмень, ул. Киевская, 52.