Сучасні моделі та структура управління процесами експлуатації будівельних машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

УДК 339.03:621.86

СУЧАСНІ МОДЕЛІ ТА СТРУКТУРА УПРАВЛІННЯ ПРОЦЕСАМИ ЕКСПЛУАТАЦІЇ БУДІВЕЛЬНИХ МАШИН

Спеціальність 05.23.08 - Технологія та організація промислового та цивільного будівництва

Автореферат

на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Назаренко Максим Іванович

Київ 2011

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі організації і управління будівництвом Київського національного університету будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор Поколенко Вадим Олегович Київський національний університет будівництва і архітектури, професор кафедри менеджменту в будівництві

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Друкований Михайло Федорович Вінницький національний технічний університет, професор кафедри промислового та цивільного будівництва

кандидат технічних наук, доцент Федоренко Станіслав Валентинович ВАТ «ДАК» «Автомобільні дороги України», провідний інженер відділу охорони праці

Захист відбудеться «___» ___________ 2011 р. о ___ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.056.03 у Київському національному технічному університеті будівництва і архітектури за адресою: 03680, м. Київ, Повітрофлотський пр., 31, Київський національний університет будівництва і архітектури.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці КНУБА за адресою: 03680, м. Київ, Повітрофлотський пр., 31, Київський національний університет будівництва і архітектури.

Автореферат розісланий «___» __________ 2011 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради В.М. Погорельцев



АНОТАЦІЯ

Назаренко М.І. Сучасні моделі та структура управління процесами експлуатації будівельних машин. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.08 - «Технологія та організація промислового та цивільного виробництва». - Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ, 2011.

Дисертація присвячена актуальній проблемі створення організаційних основ управління процесами експлуатації будівельних машин в сучасних умовах із врахуванням внутрішніх та зовнішніх факторів впливу. Виявлені показники експлуатаційних властивостей машини, які запропоновані у вигляді критеріїв різного роду, що пов'язані із цільовим призначенням машин і характером здійснюваних ними технологічних процесів. Визначені основні фактори,які впливають на зношення деталей і збірних одиниць будівельної техніки, виявленні їх причини і дана оцінка впливу їх на економічні та технологічні показники ефективності. Розроблені методи управління процесами ремонту і раціонального розподілу запасних частин і вирішена задача відновлення засобів механізації шляхом використання сучасних положень теорії надійності складних систем. Вдосконалені моделі оцінки рівня експлуатації механізованих фондів будівельними підприємствами та здійснено пошук оптимального парку машин для виконання конкретної програми робіт. будівельний управління механізація

Ключові слова: моделі, управління експлуатацією, парк будівельних машин, зношення, надійність, оптимізації, методики вибору і ремонту будівельної техніки.



АННОТАЦИЯ

Назаренко М.И. Современньїе модели и структура управлення процессами зксплуатации строительньїх машин. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.08 - «Технология и организация промьішленного и гражданского строительства». - Киевский национальньїй университет строительства и архитектурьі, Киев, 2011.

Диссертация направлена на решение актуальной проблеми организационньїх основ управлення процессами зксплуатации строительньїх машин в современньїх условиях с учетом внутренних и внешних факторов влияния.

На основе обзора и анализа существующих методов управлення процессами зксплуатации строительной техники установлено, что зти методьі не в полной мере удовлетворяют современньїм условиям строительства и базируются в основном на различньїх подчас противоречивьім методикам, которьіе не учитьівают всего комплекса реального состояния строительной техники. Достоверность оценки уровня управлення процессами зксплуатации парками строительной техники достигнута разработкой в диссертационной работе интегральньїми критериями, которьіе учитьівают особенности рьшка, современньх технологических процессов строительства на примере землеройной, уплотняющей и грузоподьемной техники.

В работе усовершенствована статистическая модель, которая в едином пространстве учитьівает внутренние и внешние фактори, которьіе позволили установить доминирующее влияние на зффективность зксплуатации существующего парка строительньїх машин с учетом реальной ситуации, что сложилась на соответствующему рьшку подрядньїх работ и услуг.

Определеньї основньїе фактори, которьіе влияют на износ деталей и сборньїх единиц строительной техники, вьіявленьї их причини и дана оценка зтих причин на зкономические и технологические показатели зффективности. Рассмотрена модель рациональной структури парка строительной техники на основе использования критериев оптимизации, которьіе учитьівают конкретньїе технологические процессьі с установлением параметров, которьіе обеспечивают максимальною производительность при минимальньїх знергозатратах максимум прибьіли, минимум зксплуатационньїх затрат на инвестиции.

Разработаньї методьі управлення процессами ремонту и рационального распределения запасних частей и решена задача восстановления средств механизации на современньїх положеннях теории надежности сложньїх систем.

Вьшолнена оценка зффективности результатов исследований.

Ключевьіе слова: модели, управление зксплуатация, парки строительньїх машин, износ, надежность, критерии оптимизации, методики вибору и ремонту строительной техники.



ANNOTATION

Nazarenko, MI. Modern designs and process management structure of construction machinery. - Manuscript.

Thesis for the degree of Ph.D. Speciality 05.23.08 - «Technology and Organization civilian production». - Kyiv National University of Construction and Architecture, Kyiv, 2011.

The dissertation is devoted to actual problems of the development of organizational basics of process management of construction machinery in modern conditions with regard to internal and external factors of influence. Revealed indicators of performance properties machines that offered in as various criteria associated with inappropriately machines and the nature of their ongoing processes. Defined main factors affecting the wear parts and prefabricated units construction machinery, identifying their causes and evaluated their impact on economic and technological performance.

The author developed methods of repair processes and rational distribution of spare parts and solved the problem of recovery of mechanization by modern provisions of the reliability theory of complex systems. Improved model of evaluation of operation of mechanized construction companies and funds made search for optimal fleet for a particular program works.

Keywords: models of operation, park construction machinery, wear, reliability, optimization, and the choice of repair construction equipment.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Трансформаційні процеси, що відбуваються у сучасній економіці України, висувають перед будівельним комплексом низку завдань по забезпеченню ритмічності та якості виконання будівельно-монтажних та спеціальних робіт (БМР). Це, в свою чергу, ставить перед будівельним підприємством (БП) необхідність вирішення задач формування раціонального складу та структури парка машин і механізмів (ПММ) відповідної потужності. Проблеми наявного складу ПММ полягають в тому, що вони мають підвищений ступінь фізичного зносу, а низька технологічна продуктивність спонукає до застосування великої кількості техніки. Невідповідність якісного і кількісного складу ПММ програмам робіт підрядних будівельних організацій знижує ефективність парку засобів механізації, збільшує частку витрат на утримання і експлуатацію наявної техніки, що гальмує можливості розвитку будівельної галузі в цілому.

Реалізація зазначених проблем у підрядному будівництві здійснюється створенням моделей нового змісту формування складу та управління процесами експлуатації ПММ, що і визначає науково-практичну актуальність обраної теми дисертації.

Такий підхід і визначає актуальність роботи та шлях вирішення проблеми.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота пов'язана з тематикою наукових досліджень кафедр «Організація і управління будівництвом» і «Технологія будівельного виробництва» Київського національного університету будівництва і архітектури, що сформована у відповідності до Закону України «Про інвестиційну діяльність», «Концепції економічної стабілізації та зростання в Україні», «Науково-практичної концепції технічного оновлення та модернізації будівельної галузі та інвестиційної сфери в цілому» (Постанова Кабінету міністрів України №1201-050/01 від 12.09.2010 р).

Мета і задачі дослідження. Мета роботи полягає в обґрунтуванні умов підвищення ефективності будівельного виробництва за рахунок розробки і впровадження нових організаційно технологічних методів вибору, організації технічної експлуатації і ремонту комплектів машин.

Для досягнення означеної мети були вирішені наступні задачі:

огляд та аналіз сучасних досліджень в області організації та використання парків будівельної техніки;

встановити нову систему факторів та критеріїв, що визначають використання умови та впливають на організації будівельної техніки;

запровадити сучасні моделі управління засобами механізації, які враховують внутрішні та зовнішні фактори впливу, та відповідають сучасним вимогам функціонування будівельних підприємств (БП);

розробити нові організаційні підходи відновлення роботоздатності техніки при невипадковому їх зношені;

розробити методичні рекомендації по раціоналізації якісного і кількісного складу комплекту машин БП під конкретну програму робіт.

Об'єкт дослідження: парк машин будівельною підприємства.

Предмет дослідження: технологічно-організаційні моделі та структура управління процесами експлуатації будівельної техніки.

Методи дослідження. Результати досліджень базуються на використанні загальноприйнятих методів статистичного моделювання, системного та структурного аналізу, методів теорії вірогідності, теорії масового обслуговування, функціонально-вартісного аналізу.

Наукова новизна роботи полягає у розробці сучасних моделей впливу організаційно-технологічних факторів на показники ефективного використання машин в діяльності будівельної організації. Встановлені нові аналітичні залежності визначення критеріїв оцінки ефективності експлуатації будівельної техніки та коефіцієнти придатності машини до експлуатації. Отримана аналітична залежність розрахунку питомого прибутку, що приходиться на одну машину за календарний час експлуатації парку машин між плановими ремонтами. Визначена модель та схема управління станом системи «об'єкт -технологія - комплект машин» та алгоритм визначення якісного та кількісного складу комплекту машин для виконання заданої програми робіт.

На захист виносяться:

1. Методи оцінки та аналізу сучасного стану використання парків машин будівельними організаціями;

2. Фактори та критерії, які є основою раціонального використання будівельної техніки;

Оптимізація рівня та структури парку машин і механізмів;

Модель аналітичного розрахунку оборотного фонду заміни зношених деталей ПММ;

5. Модель оцінки стану та відновлення працездатності елементів будівельних машин при невипадковому їх зношені;

6. Проектні рішення по реорганізації структур управління механізованими фондами будівельних підрядних організацій та управлінь механізації.

Практична цінність роботи полягає в розроблених методах оцінки ефективності використання машин та вдосконалених організаційно-технічних моделях, що дозволяють обґрунтувати розподіл технічних ресурсів відповідно із програм робіт будівельної організації.

Апробація роботи. Основні теоретичні положення та практичні результати дисертаційної роботи доповідались і отримали схвалення на науково-практичній міжнародній конференції Кременчуцького національного університету (2010 p.); на науково-практичних семінарах кафедр «Машин і обладнання технологічних процесів» (2005-2008 р.) та «Організація та управління будівництвом КНУБА» (2009-2010 p.); на технічних семінарах ЗАТ «ПВІ ЗІТ Нафшогазбудізоляція» (2009-2010 р), де здійснено впровадження результатів досліджень.

Публікації. Основні положення і результати дисертаційної роботи опубліковані в 9 працях, в тому числі в двох навчальних посібниках з грифом Міносвіти і науки України. Із зазначених робіт 7 публіковано у фахових наукових збірниках.

Структура роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, переліку використаних джерел із 160 найменувань та додатків, містить 32 рисунка та 14 таблиць. Повний обсяг дисертації складає 228 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі доведена актуальність теми дослідження, визначені його об'єкт і предмет, наукова і практичну цінність, обґрунтована мета дослідження і основні завдання.

У першому розділі здійснено аналіз стану наукової проблеми. Встановлено, що незадовільний стан ПММ БО і необхідність приведення його у відповідність зростаючим потребам та вимогам зростання будівельної галузі наголошувалося в роботах О.М. Лівійського, B.C. Балицького, Д.Ф. Гончаренка В.І. Торкатюка, І.А. Луйка, М.С. Канюки та ін. Пошук аналітичних моделей, розробці методів та алгоритмів раціоналізації та оптимізації парків машин і механізмів присвячені роботи Ю.І. Білякова, В.О. Поколенка, В.К. Черненка, О.А. Тугая, та ін. Проблемам реструктуризації основних фондів будівельно-інвестиційної сфери, вартісному менеджменту, загальній організації будівельних робіт приділяли увагу такі вчені: С.С.Атаєв, М.Ф. Друкований, Г.В. Лагутін, В.М. Погорельцев, Р.Я. Зельцер, Р.Б. Тян, В.І. Снісаренко, С.А. Ушацький, О.В. Федосова, В.Г. Федоренко та ін.

Проведений аналіз робіт зазначених авторів виявив наступне: для підвищення ефективності процесу управління ресурсами БО пропонується низка класифікаційних ознак, що враховують технічний стан і рівень використання машин у процесі будівництва. Технічний стан будівельних машин характеризується коефіцієнтом їх технічної готовності до експлуатації. Показники технічного стану ПММ коливаються в межах 40-55%, при цьому використання існуючого парку машин і їх завантаження становить не більше 50%, а в окремих управліннях механізації цей показник становить лише 25-30%. Зафіксований на поточний момент рівень фізичного зносу складає 50-60%, і також перевищує всі нормативні межі, свідчить про тенденцію зростання технічного і технологічного відставання у галузі механізації будівництва. Проведений функціонально-вартісний аналіз виявив потребу розробки і реалізації сучасних організаційно-технологічних моделей, які дозволяють встановити раціональний обсяг та структуру механізованих фондів в будівельних організаціях, узгодити його з виробничо-технологічними потребами, структурою і обсягом будівельно-монтажних робіт.

У другому розділі здійснені дослідження, що мали за мету встановлення показників ефективності використання ПММ БО. Для оцінки техніко-експлуатаційних властивостей машин, які характеризуються показниками, запропоновано ряд критеріїв різного виду. При цьому було враховано, що значна чисельність показників, які у ряді випадків не мають чітко визначених зв'язків із призначенням машини і з відповідними частковими показниками. Із аналізу питомих показників енергоємності Р/П і матеріалоємності G/П (P -потужність, П - продуктивність, G - маса машини) визначено, що кращому об'єкту відповідає менше значення кожної із цих двох величин. Співвідношення Р/П --> тіп і G/77--» тіп показує, що для фіксованого значення G/П величина P/G із підвищенням технічної ефективності машини має зменшуватися, а для фіксованого значення Р/П слідує протилежна рекомендація про необхідність збільшення співвідношення P/G. Виявлено, що відсутність чітких рекомендацій по формуванню і характеру зміни показників ефективності ускладнює виявлення шляхів застосування та вдосконалення техніки. Тому система показників, що пов'язана із цільовим призначенням машини і характером здійснимих технологічних процесів, визначається на основі аналізу інтегрального техніко-економічного критерію, що порівнює витрати із оптимальним ефектом від застосування відповідної техніки і прибуток споживача. В якості такого інтегрального показника прийняті приведені питомі витрати:

де коефіцієнти a враховують приведені витрати для кожної із основних підсистем машин із відповідною функціональною залежністю.

Запропоновано узагальнений показник енергоємності, матеріалоємності і виробки на одиницю продукції , який може бути записаним в формі зв'язку від нейтральних показників.

Звідси випливає, що із урахуванням виробітку на одного робітника величина узагальненого показника ефективності зворотно пропорційна в третій степені. Всі отримані показники і критерії були розбиті на десять груп, в яких кожний із показників є в ієрархічному зв'язку іншими. Всі параметри і показники іншого рівня входять до показників вищого рівня.

В роботі отримані аналогічні залежності критеріїв оцінки ефективності використання будівельної техніки для найбільш поширених технологічних операцій в будівництві: земляні роботи, монтажні та опоряджувальні роботи.

Так для визначення ефективності застосування тієї чи іншої машини для здійснення процесу ущільнення ґрунту отримана наступна залежність:



де у_c, V, Г - напруження, швидкість і гама-функція, відповідно; n - коефіцієнт, що характеризує крутизну фронту імпульсу.

Чим більше один із виразів (2) тим більш ефективним є використання машини, що здійснює ущільнення в складі ПММ.

В основі отримання залежності покладено системний підхід, що передбачає: застосування ПММ та обґрунтування отриманих параметрів і режимів руху (параметричний синтез), вибір датчиків, апаратури забезпечення та схеми реалізації управління режимом в часі (структурний синтез); функціонал, що підлягає мінімізації має вигляд:

У = a(W-W) + B(x-x) + c(t-t) + d(E-E),

д_Є w, а, ц с _ д_ШСН1 частота, прискорення, час і енергія ущільнення відповідно; ^w> *, t, E _ _Задані обмеження частоти, прискорення, часу та енергії ущільнення.

Для будівельно-монтажних робіт, в процесі підіймання вантажу енергетичний критерій ефективності використання техніки визначається за формулою:

^{Еш,Т =} 1^н' ⁽⁴⁾

де Е - сумарна енергія; М - вантажний момент; Н - висота підйому.

Також в роботі використані критерії в так званому синтезованому вигляді.

У наведеній структурі поняття «мета», «результат», «витрати» поєднуються більш загальним поняттям - ефект дії. Тоді мета (М) це максимально можливий ефект, що може бути досягнутим; результат (Р) -позитивно оцінюваний досягнутий ефект; основний результат (О) - результат, позитивно оцінюваний, не більше мети досягнутий ефект; витрати (В) -негативно оцінюваний ефект.

Якість основного результату К₀ є оберненою величиною ступеня цінності мети М, ще визначається як відношення цінності, що передбачає мету (суму цінностей мети) до цінностей реального ефекту (сумі цінностей реальних процесів) дій, спрямованого на досягнення даної мети (цілей) дій. Критерії є зручним інструментом для якісної картини ефективності застосування парку машин БП. В роботі приведені графіки залежності критеріїв ефективності дій і наведена оцінка їх зміни. У якості прикладу наведені рівняння корисності, що являє собою рівняння площини (рисі). Ця площина перетинає площину % = 0 по прямій % = Р - В = 0. Пряма % - (Р - В)_Р=0 являє собою геометричне місце крапок мінімальної корисності. Пряма X = (Р - Юв^о ^являє собою безліч граничних значень корисності (при різних значеннях 7л).

З якого видно, що крапки перетинання цієї поверхні з координатною площиною утворять параболу B²=P = rj². Видно також, що з віссю В збігається пряма, що є геометричним місцем крапок нульової економічності (для різних значень В₀). Однак, оскільки величина В₀ більше нуля, на цією прямою стрілкою позначене прагнення величини В до В₀ = 0.

Випадки В = В₀і Р = Р₀ є частковими випадками функції двох змінних, а саме прямі Хв=в являють собою лінії перетинання площини % із площинами, паралельними координатної площини.

Р а прямі Хр=р є перетинання хі³ площинами, паралельними координатної площини В. Відповідно прямі г\_в=в , є лініями перетинання поверхні ц з поверхнями, паралельними координатної площини P_v, а гіперболи 1р=р₀ являють собою лінії перетинання поверхні із площинами, паралельними координатної площини Brj².

Вихідним етапом у визначенні ефективності експлуатації машини є аналіз технічного стану і ступеня використання машин у попередньому періоді. Оцінка технічного стану ПМ заснована на визначенні ступеня зношення машин. Як показник, що характеризує технічний стан машин використовують коефіцієнт придатності до експлуатації із урахуванням зношення фізичного, функціонального і зовнішнього.

Залежно від ступеня зношення окремих деталей збірних одиниць, агрегатів машин визначаються перспективи їх подальшого використання на підприємстві, оцінюється доцільність витрат на їх ремонт з метою відновлення функцій працездатності. Використовуючи метод експертних оцінок технічного стану машин і обладнання, коефіцієнт реального фізичного зношення визначається як середнє значення зносу найважливіших деталей, зважених за їх часткою в загальній або відновлюваній вартості машини.

У третьому розділі запропоновані нові механізми управління процесами експлуатації машин БП. Здійснені аналіз моделей та ОСУ ПММ БП. Розв'язана задача визначення середнього значення сумарного робочого часу між плановими ремонтами машин, досліджені методи формування оптимальних комплектів, комплексів і парків машин у відповідності з програмою БМР, наведені практичні методи ефективного управління експлуатацією машин (на прикладі використання ущільнюючої техніки). Спосіб ефективного управління експлуатаційними параметрами підтверджений патентом України.

При дослідженні методів управління процесами експлуатації машин прийнято, що управління машиною виконується деяким оператором R , що забезпечує перетворення операндів Х], Х2,..., х_п в образиу і,у₂,...,у_п'-

За таких умов виникає реальна потреба переглянути всі можливості здійснення найбільш доцільних управлінських дій, які забезпечують раціональний процес експлуатації машини. Такий комплексний всебічний розгляд взаємозв'язків системи «людина-машина-зовнішнє середовище», як єдиного цілого, можливо тільки на базі системного підходу. Тому весь життєвий цикл будівельної машини представлено у вигляді, який враховує тривалість стадій життєвого циклу: дослідження і дослідно-конструкторських робіт, технологічної підготовки виробництва, дослідно-промислової перевірки, освоєння випуску машин, експлуатації; міжетапні очікування на утилізацію.

Реальні умови викликають безліч можливих станів системи «людина-машина-зовнішнє середовище», у яких показники операндів х_х; х₂; ...; і_ине збігаються з розрахунковими у_х\ у₂; ...; у_п. Це пов'язано зі специфікою будівельної техніки, якій притаманні ймовірностний характер використання. Очевидно, що реально існуюча система «людина-машина-середовище» характеризує великою множиною показників. Тому математичне відображення їх стану знаходиться не в точці (вектор) на площині, а в тривимірному просторі -зміна обсягів (V) виконання робіт (по висоті) і дальності розташування будівельного об'єкта (L_nep) від основної бази (по ширині) та життєвого циклу машини (t_M).

У той же час, в умовах будівельного майданчика існує безліч різних потенційних чинників (кваліфікація машиністів, кліматичні умови, стан робочих органів), що можуть бути застосовані до тієї самої більшості операндів (х_х; х₂; ...; х_п ). Одним із основних показників оцінки середнього значення бюджету робочого часу парку машин це є визначення цього часу між плановими ремонтами машин. В основі визначення часу у відомій формулі коефіцієнт готовності окремої машини замінено коефіцієнтом готовності парку машин в цілому, який представлено у вигляді:

K_rn = N_cp/N]

Середнє число працездатних машин N в будь-який час між плановими ремонтами подано в роботі як один із параметрів випадкового процесу експлуатації парку машин

Індекси стану S_K відповідають числу непрацездатних машин, тобто числу машин, що знаходяться в момент t на відновленні або в черзі на відновлення після відмови. При цьому передбачається, що в початковий момент, / = 0, парк знаходиться в стані S₀ , тобто всі машини роботоспроможні. В стані S_n всі N машин парка нероботоспроможні. У стаціонарному періоді експлуатації парка машин стосовно моделі визначено середнє число роботоспроможних машин в будь-який момент часу, а узагальнений коефіцієнт готовності парка машин подано виразом (7):

В роботі отримані аналітичні залежності визначення коефіцієнтів готовності ПММ для випадків часткового обмеженого відновлення, коли число ремонтних постів менше числа машин в парку і можлива черга на відновлення після відмови, також для випадку повністю обмеженого відновлення і для необмеженого відновлення. Наведені числові значення порівняння для пропонованої залежності середнього сумарного бюджету часу і часу за «Правилами експлуатації машин». Прибуткова діяльність БП потребує використання ПММ на грунті раціонального розподілу його в залежності від розташування об'єкту та видів БМР. Рішення задачі полягає в оптимізації ПММ виходячи із завдань, що визначені в роботі.

В роботі застосовані багаторівнева система, яка дозволяє по-новому вирізнити окремі завдання оптимізації складу ПММ усередині кожного рівня. В залежності від стану досліджуваної системи виділено вісім рівнів (рис. 6), I-VIII.

Визначена ефективність процесів управління експлуатацією машини на прикладі котків для ущільнення зворотних засипок при ремонті трубопроводів.

Виконані дослідження показали, що статичні характеристики ущільнюючих машин є основою для визначення параметрів автоматичного управління процесами ефективної експлуатації. Встановлено, що цей процес здійснюється шляхом циклічного навантаження будівельної суміші робочим органом вібраційної машини. При цьому за кожен цикл навантаження в суміші виникають напруження і, як наслідок, деформації. Накопичення залишкових деформацій веде до зміни густини суміші і її ущільнення. Процес ущільнення не є сталий в кожному циклі навантаження. Параметри процесу змінюються в часі навантаження і просторі. Побудовані графіки управління робочим процесом ущільнення матеріалів за зміною якості ущільнення та змінами амплітуди коливань.

В роботі застосовано теорію масового обслуговування при визначенні якісних і кількісних параметрів парку будівельних машин для оптимізації їх резерву. Визначена модель управління ресурсами БП із оптимізацією кількості ремонтних постів, що призначені для оперативного усунення раптових відмов машин, що виникають в процесі їх технологічного використання між плановими ремонтами. При збільшенні кількості чергових ремонтних постів збільшуються витрати на їх устрій і утримання. Але при цьому зменшення черги на обслуговування до визначеної межи, збільшується сумарне напрацювання машин, тобто прибуток від їх експлуатації ПММ. Саме тому в роботі у якості критерію оптимізації, прийнято питомий прибуток 77, що приходиться на одну машину за календарний час експлуатації ПММ між плановими ремонтами машин:

де п_нд - доля неробочих днів в розрахунковому періоді; t_np/)t_mo - норми часу планових ремонтів і технічних обслуговувань на 1 машино-годин роботи машини; К_р,К_му _ коефіцієнти наявності заявок на використання парку машин на будівельних роботах та простою машин за погодних умов; Ч\_пЛіп - витрати на утримання одного ремонтного поста за 1 календарний день; д_с - дохо дна ставка за 1 годину використання машини на будівельних роботах; п_м -кількість машин; в_ш - вартість штрафу за 1 годину простою машини під час роботи на будівництві; в_м - витрати на експлуатацію 1 години робочого часу машини, що включають витрати на реновацію, технічне обслуговування, ремонти, технологічне використання машини.

Питомий прибуток з урахуванням низки параметрів (і факторів, що визначають відмови, терміни відновлення, витрати), після відповідних перетворень формула (8) для визначення питомого прибутку за міжремонтний цикл має вигляд:

де т - планове міжремонтне напрацювання, маш.-год; ^аіш>^а2ш - доля штрафного часу при аварійно-профілактичному ремонті і при відновлювальному ремонті; в_ап,в_п ,в_в2 - середня вартість однієї години аварійно-профілактичного, профілактичного ремонтів і відновлення після відмов другої групи відповідно; Т ,Т - середня довготривалість профілактичного і аварійно-профілактичного ремонтів; Т_в2 - середній час відновлення після відмов другої групи; Н₂(т) -функція відновлення відносно відмов другої групи (середнє число відмов другої групи за напрацювання т .

Відхилення квазіоптимальних значень міжремонтних наробіток т_ОК9 залежить від надійності будівельної машини, достовірності вихідних даних та відношення Д_с^/вш. За невисокої вартості штрафного часу і високої надійності машини відносно відмов другої групи залежність ТТ(т) в межах оптимального значення т₀ стає більш пологою. Тому призначення міжремонтних періодів т навіть дуже відрізняються від оптимальних значень т₀ не визиває суттєвого зниження питомого прибутку від експлуатації будівельної машини ^(^т). Із збільшенням розмірів штрафу зменшується прибуток. Тому оптимум залежності (9) стає більш наочним, що звужує область допустимих відхилень міжремонтного періоду.

Формула, що визначає коефіцієнт експлуатаційної готовності будівельної машини в залежності від міжремонтної норми має вигляд:

Формула (10) використана в роботі для оптимізації міжремонтної норми за критерієм коефіцієнт експлуатаційної готовності машини.

Характер зміни питомого прибутку при експлуатації екскаватора на будівельних роботах в залежності від періодичності профілактичних ремонтів приведено на рис. 9. Важливо відмітити,щоневрахування наявності відмов другої групи, може привести до суттєвих відхилень від оптимального рішення. Так, для даного прикладу із урахуванням відмов другої групи оптимальна міжремонтна норма т_0І ^1,3 тис. маш.-год (крива 1), а без врахування цих відмов т_о2 «2,15 тис. маш.-год (крива 3).

В четвертому розділі визначено умови забезпечення ефективності експлуатації ПММ і методики забезпечення запасними частинами підрозділів механізації будівництва, результати впровадження досліджень.

В результаті застосування теорії масового обслуговування та проведених досліджень складена блок-схема алгоритму визначення якісного і кількісного складу парку машин. В роботі розроблена методика визначення резерву машин на основі критерію оптимізації питомого прибутку на прикладі застосування екскаватора:



П = в_дІІ-в_мрґ_мр+в₀(Т_н-Т_р)-в_мпгТ^тах,

тут Т_р - розрахунковий час реалізації планового завдання; в_д - дохідна ставка за виїмку м³ ґрунту; в_мр - загальні експлуатаційні витрати, віднесені на 1 машино-годину в період виконання технологічних операцій; в₀ =в_н, при Т_н>Т_р і в₀ = в_ш при Т_н<Т_р; де в_н - премія за 1 годину скорочення часу реалізації планового завдання щодо нормативного значення і в_ш - штраф за 1 годину перевищення нормативного часу; z - формальне (може приймати дробові значення) середнє число машин в резерві і які не використовувалися на основному об'єкті; в_мп =в_мс - експлуатаційні витрати за 1 годину простою роботи екскаватора на іншому об'єкті, що їм заміщають екскаватор, що відмовив на основному об'єкті.

Розглянуто декілька варіантів для знаходження оптимального резерву.

Здійснені дослідження щодо підвищення ефективності експлуатації машин шляхом застосування сучасних організаційних методів ремонту та забезпечення запасними частинами.

Число комплектів складальних одиниць в оборотному фонді, необхідних для проведення агрегатного ремонту, визначалися в результаті розрахунків на ЕОМ.

Побудовані номограми для визначення необхідної кількості машинозмін.

Дані показують, що для виконання однакових обсягів земляних робіт мінімальну (на порядок нижче) кількість.

При будь-якій організації виконання робіт високопродуктивною машиною ефективність її експлуатації підвищується в основному за рахунок виключення простоїв на об'єкті.

В роботі здійсненна оцінка результатів досліджень, що впроваджені у виробництві та навчальному процесі.



ВИСНОВКИ

В результаті аналізу виконаних досліджень за темою роботи, обґрунтування напрямку та методів досліджень, в дисертаційній роботі на основі системного підходу обґрунтовано і вирішено задачу підвищення продуктивності будівельного виробництва за рахунок розробки і впровадження нових організаційно-технологічних моделей управління експлуатацією і ремонтом комплектів машин. Результати роботи дозволяють сформулювати наступні основні висновки.

1. Існуючі методи організації експлуатації та розподілу машин по об'єктах, методи оцінки доцільності чергового ремонту парку машин не в повній мірі відповідають сучасним вимогам в будівництві, оскільки вони базуються на різних методиках, підчас, суперечливих і не враховують всього комплексу реального стану будівельної техніки. Реорганізація підсистем та елементів БП щодо управління ПММ вимагає підпорядкування функціональних елементів структур відповідним управлінням механізації, виділення підрозділів технічного контролю, комплектації, фінансового забезпечення процесами експлуатації парку машин. Доцільно використати системний підхід щодо узгоджень елементів управління експлуатацією та застосувати нові аналітичні моделі організації ремонту будівельної техніки і забезпечення запасними частинами. Такий інноваційний підхід використано в ряді підприємств м. Києва (тресту «Будмеханізація», ПП «БК Консомпекс», «ОГМ Будсервіс» та інших).

Надійність оцінки рівня управління процесами експлуатації ПММ забезпечена розробкою запропонованих інтегральних критеріїв, що враховують особливості виконання технологічних процесів будівельними машинами (на прикладі землерийних, ущільнюючих грунт та вантажної техніки). Запропоновані критерії визначають раціональний для БП склад ПММ, її вибір для порівняння різних варіантів в явному та синтезованому вигляді.

Виявлені нові фактори, що впливають на рівень зношення деталей та вузлів будівельної техніки. Обґрунтована доцільність заміни деталей і збірних одиниць, методика яких базується на сучасних уявленнях теорії надійності складних систем. Здійснено обґрунтування необхідності розробки ефективних методів організації ремонту будівельної техніки в сучасних умовах і отримана аналітична залежність визначення питомого показника прибутку, який враховує ступінь ремонту.

Застосована в дослідженні класична теорія експлуатаційної надійності машин і механізмів забезпечила розробку методики підвищення працездатності одиниць ПММ, що враховують організаційно-технологічні фактори. Це дало можливість дотримання БМР у встановлені терміни, забезпечити комплексну механізацію робіт, високі техніко-економічні показники та безаварійну роботу комплектів будівельної техніки. В основі експлуатаційної надійності будівельних машин враховані показники етапів їх життєвого циклу: дослідження і дослідно-конструкторських робіт, технологічної підготовки виробництва, дослідно-промислової перевірки, освоєння випуску машин, експлуатації, міжетапні очікування на утилізацію.

Встановлено, що в сучасних умовах управління процесами експлуатації ПММ БП доцільно проводити при виконання ремонтів на основі використання агрегатного методу, із застосуванням оцінки роботи збірних одиниць і деталей за критерієм напрацювання на відмову. Створення на БП раціонального фонду запасних частин, здійснювати шляхом мінімізації експлуатаційних витрат. При цьому слід враховувати період поповнення дефіциту відповідних запасних частин через ймовірність відмов будівельної техніки. Формування в БП оборотного фонду збірних одиниць ПММ, визначено на засадах використання системи масового обслуговування, та витрат на створення і збереження оборотного фонду.

Раціональний розподіл будівельних машин, забезпечується методикою розрахунку оборотного фонду в процесі визначення обсягів ремонту будівельних машин та річної потреби в складальних одиницях. Розроблена методика забезпечення підрозділів механізації у БП запасними частинами та відновлення працездатності засобів механізації при різних зношеннях машини.

7. Оцінка результатів досліджень запропонованих методів і методик підвищення ефективності управління процесами експлуатації машин БП та впровадженні результати дослідження у виробництві. Здійснено впровадження в практичну діяльність БП запропонованих методик забезпечення структури та комплектів ПММ, із приведенням їх до раціональної відповідності з потребами ринку та врахуванням галузевого рівня використання основних фондів. Методики враховують: підготовку та оперативний контроль техніки, дослідження ринку машин та механізації БМР, привабливість вкладень в оновлення та модернізацію техніки.



СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Назаренко М.І. Статичні характеристики автоматичного управління процесу ущільнення бетонних сумішей / Назаренко М.І., Сівко В.И.// Науково технічний журнал «Техніка будівництва». - К.: КНУБА, 2002. - №12. - С. 19-23. (Здобувану належить розробка алгоритму управління ефективною роботою будівельної машини).

Назаренко М.І. Моделювання керованого у часі робочого процесу віброущільнення бетонної суміші / Назаренко М.І. // Наук. техн. журнал «Техніка будівництва». - К.: КНУБА, 2009. - № 21. - С. 154-156.

3. Назаренко М.І. Дослідження методів раціонального розподілу будівельної техніки в ринкових умовах. / Назаренко М.І. // Наук. техн. журнал«Техніка будівництва». - К.: КНУБА, 2009. - № 22. - С. 71-74.

Назаренко М.І. Дослідження методів забезпечення працездатності машини шляхом заміни зношених вузлів. / Назаренко М.І., Сердюк В.І. // Наук, техн. журнал «Техніка будівництва». - К.: КНУБА, 2009. - № 23.- С. 100-103. (Здобувану належить розробка методики та оцінка методів забезпенення працездатності машини шляхом заміни зношених вузлів).

Назаренко М.І. Огляд та аналіз парку машин і механізмів БО / Назаренко М.І. // Наук. техн. журнал «Техніка будівництва». - К.: КНУБА, 2010.-№ 24.-С. 59-63.

6. Назаренко М.І. Дослідження моделей та характеристик організаційних форм процесу функціонування будівельних машин / М.І. Назаренко // Науково-технічний журнал «Техніка будівництва». - К.: КНУБА, 2010. - № 25. - С. 82-87.

Назаренко М.І. Функціонально-вартісний аналіз як метод оцінки ефективності використання парку будівельних машин / М.І. Назаренко // Збірник наукових праць «Шляхи підвищення ефективності будівництва в умовах формування ринкових відносин». - К.: КНУБА, 2010. - Вип. 23. - С. 231-237.

Назаренко М.І., Сівко В.Й., Корнійчук Б.В. Спосіб автоматичного керування процесами вібраційного формування залізобетонних виробів. Пат. UA64944A Україна, G01N33/38 (№ 3, 2004).

Назаренко М.І. Сучасні моделі та структура управління процесами експлуатації будівельних машин // Програма 72-ї науково-практичної конференції Київського національного університету будівництва і архітектури. - К.: КНУБА, 2011. - С. 90.

Размещено на Allbest.ru