Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Проблема надежности КБМ
1.1. Достигнутый уровень надежности КБМ 24
1.2. Потери времени и средств, как проявление ненадежности КБМ 30
1.3. Простои, вызванные конвейерной формой организации производства 38
1.4. Научно-методическое обеспечение проектирования надежности. 45
1.5. Практическое обеспечение надежности. 50
Выводы к главе 1 58
Постановка задачи на проведение исследований... 61
Глава 2. Подготовка и проведение исследований влияния параметров производства на уровень надежности КБМ
2.1. Выбор показателей и критерия надежности КБМ. 64
2.2. Разработка теоретических основ оценки уровня надежности КБМ 67
2.3. Анализ статистических данных 72
2.4. Исследование влияния вероятностных и детерминированных параметров производства на уровень надежности КЕМ (расчеты на ЭВМ) 81
Выводы к главе 2 105
Глава 3. Исследование и разработка методов повышения надежности КБМ
3.1. Общие принципы повышения надежности 7
3.2. Повышение надежности КБМ за счет оперативного перераспределения объемов работ между смежными постами конвейерной линии 109
Выводы к 3.2 127
3.3. Повышение надёжности КЕМ за счёт мероприятий основанных на создании избыточных ресурсов-мощностей, избыточной производительности и резерва времени 129
Выводы к 3.3
Глава 4. Применение результатов исследований для решения практических задач
4.1. Методика проектирования систем КБМ с нормативным уровнем надёжности 144
4.2. Обеспечение нормативного уровня надёжности конвейерно-блочного возведения покрытий из конструкций типа " Молодечно " 160
Основные выводы и предложения '184
Литература 186
Приложения 194
- Достигнутый уровень надежности КБМ
- Выбор показателей и критерия надежности КБМ.
- Общие принципы повышения надежности
- Методика проектирования систем КБМ с нормативным уровнем надёжности
Введение к работе
краткий обзор развития конвейерно-блочного метода возведения покрытий одноэтажных производственных зданий в СССР
В 1968 г. по заданию Госстроя СССР ПИ Прометальконотрукция (ныне ВНИПИ Промстальконструкция Главетальконструкции Минмон-тажепецстроя СССР), Промстройпроект и Ленинградское отделение ЦНИИ Проектстальконструкция Госстроя СССР разработали принципиально новые конструктивные и технологические решения для покрытия Механосборочного корпуса "09" Горьковского автомобильного завода (МСК - 9 ГАЗ). При этом предусматривалось монтаж покрытия осуществлять из отдельных блоков размерами 12x24 м собираемых на конвейерной линии, расположенной рядом со строящимся зданием. Были разработаны способы и приемы выполнения монтажных, строительных и специальных работ по формированию блока покрытия на конвейере, транспортировки блоков к месту монтажа и установке их в проектное положение» Было изготовленно специальное оборудование и приспособления (конвейерные тележки - кондукторы, передаточные тележки, траверсы, подмостки, установщик и т.п.) /106/.
В 1970-71 гг. конвейерно-блочный метод возведения покрытия был успешно применен при строительстве МСК-9 ГАЗ. Продолжительность возведения покрытия была сокращена более чем на 3,5 месяца по сравнению с поточно-поэлементным монтажом, а экономический эффект для монтажных организаций составил 645,5 тыс.руб. /106/ (Другие технико-экономические показатели см.табл.1). И хотя эксперимент выявил ряд недостатков в конструктивной схеме блоков и в некоторых организационно-технологических решениях /106/, опыт возведения покрытия МСК-9 ГАЗ был одобрен на ХХІУ съезде КПСС, где в своем докладе Председатель Совета Министров СССР А.Н.Косыгин сказал: "Необходимо изучить и широко внедрить передовой опыт организации работ. В частности заслуживает внимания опыт Минмонтажспецстроя СССР и Минстроя СССР применивших на Горьковском автомобильном заводе конвейерный способ сборки и сооружения крупных цехов" /99/. Горьковокий эксперимент положил начало широкому внедрению КБМ на объектах-гигантах. В последующие годы метод применялся при строительстве КамАза, Никопольского южно-трубного завода, Чебоксарского завода промышленных тракторов, "Атоммаша", Новолипецкого металлургического завода, Красноярского завода тяжелых экскаваторов и других объектов важного народно-хозяйственного значения. Всего за годы последних пятилеток КБМ применялся при строительстве более шестидесяти объектов общей площадью покрытия около 7 млн.кв.метров. На рис.2 приведены графики объемов применения КБМ по годам.
В соответствии с графиком а) рис.2 можно выделить три этапа в развитии КБМ. Первый этап (1970-1973 гг.) характеризуется ростом объемов' применения КБМ. Второй (1974-1977) - относительным спадом. Третий (1978 и далее) - неустойчивым возрастанием объемов по сравнению с предыдущими этапами.
В соответствии с тремя выделенными этапами последним как решались задачи повышения эффективности КЕМ, какие результаты достигнуты за десятилетний период его существования.
Первый этап (1970-1973) можно назвать этапом экспериментального внедрения конвейерной технологии и организаций возведения в условиях строительной площадки. Характерной особенностью этого этапа является применение КБМ при возведении объектов - гигантов с площадью покрытия около 100 тыс.кв.м и более, где целесообраз-
703.0
579.0/ /136.5 Лі*
700-600.
400..
200 100.. 0
761.0 /\ 694.0
634.0
554.0 551.0
845.0
550.0
600.0 E'er) ' 8000.1
8000; 7000 6000 5000' 4000. 3000 J 2000. 1000 0
Рис.2 со со а> м
Г1 Г-"» .^400.1 -'І5850.І
УбІбО.І /5447.1
4602.1 I ^3937. /І3386.І V2752.I /2198.I /1504 Л /743.1 26.7 //164.1 о о и са со D- СО 00 СО 00
СУ) СГ> СП CD CD омсмсо^юсоосо D-C--J>--D-I>C--{>-0
У*^ JiuMbj утш] у~-^ |я«| ^_| J«_| |_f ^_| ымнмнымыммммм Графики роста КЕМ ( объёмов применения ) по годам а) дифференциальный б) интегральный ность применения КБМ была очевидна.
С 1970 по 1973 год с применением КБМ возведено более 1,5млн. иг покрытия на строительстве: МСК-9 ГАЗ; Камского комплекса заводов по производству большегрузных автомобилей (завод двигателей, Автосборочный) завод автозапчастей, ТЭСЦ Харцызского трубного завода, Ижорского завода, корпус "К"; Прядильно-ткацкой фабрики Бухарского хлопчатобумажного комбината (Технико-экономические показатели см.табл.1).
Полученные результаты подтвердили преимущества КЕМ перед поточно-поэлементным монтажом. Так выработка монтажников на указанных объектах на 35-75$ превысила средне-отраслевую /69/, а продолжительность возведения покрытия сократилась на 10-30$ по сравнению с поточно-поэлементным монтажем /69,99,106,107/. За разработку и внедрение КБМ в практику строительства ряд проектировщиков и строителей были удостоены Государственной премии /99/.
Достигнутые технико-экономические показатели свидетельствовали о преимуществе КЕМ перед поточно-поэлементным монтажом, но сами по своей величине значительно отличались от расчетных. Так фактическая продолжительность возведения покрытий на КамАЗе превысила расчетную в 1,5 раза, на ГАЗе - в 2 раза, а на АЗАЗЧ -более чем в 3 раза. Причиной отклонения фактической продолжительности от расчетной явилось воздействие на процесс возведения покрытия случайных дестабилизирующих факторов, не учтенных на стадии проектирования.
Таким образом, уже на этапе зарождения КБМ встает проблема организационно-технологической надежности КБМ.
С 1974 года происходит заметный спад в объемах применения КБМ. Этому послужили: низкая надежность организационно-технологических решений при возведении покрытия; невозможность покрыть единовременные затраты на организацию КЕМ средствагли выделяемыми главой,; сводной сметы на временные здания и сооружения (так фактические затраты на некоторых объектах составили до 9% от сметной стоимости объекта при 2-3$ предусмотренных нормативными документами /107/; недостатки в конструктивной схеме блоков покрытия (больший, чем при поточно-поэлементном монтаже расход металла, трудоемкие узлы сопряжений блоков между собой / 76, 99,100,106,107/; отсутствие типового конструктивного решения покрытия, приспособленного для КБМ.
Характерной особенностью второго этапа в развитии КБМ (1974-1978) является поиск новых конструктивных и организационно -технологических решений, направленных на повышение эффективности КБМ. Несмотря на общее снижение объемов: на этом этапе происходит расширение области применения КБМ. Увеличиваются размеры блоков, собираемых на конвейере (от 12x24 до 24x72). Выпускается типовая серия 1.460-3, предназначенная для условий КБМ1 /106/, на конвейер выносятся легкие структурные покрытия "ЦНИИСК", "Берлин", "Молодечно" и др. / 7,50,51,66,76,83,106,107/.
Создаются новые машины подъемно-транспортные устройства, позволяющие устанавливать в проектное положение блоки более ЮОт / 77,78,79,89,106 /.
Эти и другие мероприятия позволили применять КБМ при площади покрытия меньше 50 т.м^ (например: обдирочно-зачистное отделение Челябинского металлургического завода - 36,7 тыс.кв.м
Следует отметить, что серия 1.460-3 также оказалась не лишена недостатков (неоправданно увеличенный расход металла) и в 1979г Госстрой СССР рекомендовал воздержаться от применения этой серии / 49 /.
Технико-экономические показатели КБ М
200.3
634.8 817.0
333.6 231
II 16
Заволжский моторный з-д корпус J6 5
1—1 -о
Курганинский завод мостовых ме-таллоконс трукций
30x12 360
Выксунский металлургический з-дДЭСЦ-3
30x24 720
Новолипецкий металлургический в з-д. цех холодной
Лозовский кузнечно-механическии з-д. Корпус механических цехов
Никопольский южнотрубный з-Д ТВЦ-4
Кременчугский автомобильный з-д. Рамно-кузовной цех
Пугачевский з-д трубопроводной арматуры.Главный корпус
Орекий з-д тракторных прицепов
Ульяновский пром-к омплекс.Главный корпус I очередь
Центральная проек-тно-эксперимен таль-ная база Госграж-данстроя СССР в г. Красная Поляна
Г89.6
Е7.56
12x24 288
30x24 720
24x12 288
24x12 288
30x12 360
24x12 288
24x72 1728
12x24 288
823.7
1592.6
I44.I
73.75 завод КТ7 в г.Коломые - 25,9 тыс.кв.м; Центральная проектно-экспериментальная база Госгражданстроя СССР в г.Красная Поляна -17,6 тыс.кв.м и т.д.).
Однако организационно-технологическая надежность остается низкой. Так превышение фактической продолжительности возведения покрытия над проектной составило: на корпусе № 4 АЗАЗЧ - в 3 раза, на ЧЗПТ более чем в 2 раза, на ЧМЗ термоцехе-2 - в 1,5 раза.
Третий этап в развитии КБМ (1978 и по наши дни) связан с возрастанием объемов и расширением границ применения КЕМ. Наряду с возведением покрытий КЕМ был успешно применен при возведении специальных сооружений / 99 /.
Прямо или косвенно распространению КБМ способствовал ряд Постановлений вышедших в этот период /3,4,5/ . Особую роль сыграло письмо Госстроя СССР от 24 апреля 1980 г, " 0 порядке определения сметной стоимости работ по монтажу стальных конструкций крупными блоками с поточной предварительной сборкой блоков на конвейерных линиях и стендах кондукторах", обязующее относить затраты на организацию КБМ отдельной объектной < сметой ко второй главе сводной сметы. Выше уже отмечалось, что до этого "Письма" затраты на осуществление КБМ должны были погашаться из средств главы сводной сметы "Временные здания и сооружения", что являлось недостаточным, т.к. указанная глава допускает к расходованию не более 3% от сметной стоимости объекта, тогда как фактически затраты на многих объектах где применялся КБМ доходили до 9$. Снятие этого "тормоза" "подтолкнуло" развитие КБМ. К этому времени научными исследованиями была доказана целесообразность применения КБМ при площади покрытия 30 тыс.кв.м и даже меньше /81/. Тем не 1 Имеются в виду: Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 12 июля 1979 г. "Об улучшении планирования и усилении воздействия хозяйственного механизма на повышение эффективности производства и качества работы", Постановление от 30 марта 1980 г. "Об улучшении проектно-сметного дела". менее общая площадь покрытия смонтированная при помощи КБМ за годы десятой пятилетки составила лишь 8-10$ от общей площади покрытий одноэтажных промзданий, возведенных за этот период /49/. Более широкому внедрению КЕМ мешало сложившееся мнение, что КБМ дорогой и ненадежный метод.
По инициативе ВНИПИ Промстальконструкции в периодической печати была развернута "компания" по "реабилитации" КБМ. В связи с этим были предприняты выступления в газете "Правда" директора ВНИПИ Промстальконструкция В.Г.Сергеева / 98 /, "Строительная газета" и пресс-центр Минмонтажспецстроя СССР организовали деловую встречу специалистов монтажных и строительных организаций, проектных институтов, министерств и Госстроя СССР по вопросу повышения эффективности КБМ /49/. Участники деловой встречи пришли к выводу, что КБМ должен найти широкое применение на объектах одиннадцатой пятилетки и стать обязательным при возведении цехов площадью 20-30 тыс .иг.
В настоящее время ВБИЛИ промстальконструкция, ЦНИИ Проект-стальконструкция Госстроя СССР, ЦЄИИ0МШ Госстроя СССР, НИИСП Госстроя УССР проводят большую работу по разработке технологичных блоков покрытия с минимальным расходом металла, совершенствуют технологию сборки блоков на конвейере. Однако вопросам организационно-технологической надежности уделяется недостаточно внимания.
Проблема надежности КБМ требует своего разрешения.
Достигнутый уровень надежности КБМ
В самом общем случае надежность системы можно определить как способность системы достигать требуемого результата за заданный промежуток времени.
Для системы КБМ "требуемым результатом" является возведение покрытия, а "заданным промежутком времени" - расчетная продолжительность возведения. И поскольку "требуемый результат" - возведенное покрытие - в конце концов всегда достигается, весь вопрос упирается в то, за какое время он достигается, т.е. насколько фактическая продолжительность возведения покрытия соответствует расчетной.
В рамках данной главы уровень надежности КБМ1 будем оценивать потерями времени и коэффициентом соответствия фактической продолжительности возведения покрытия расчетной, т.е.
Выбор показателей и критерия надежности КБМ.
В соответствии с Г0СТ-І3377-75 "Надежность в технике. Термины и определения" надежность определяется как "свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки".
Это определение относится к техническим системам. Рассмотрим насколько оно приемлемо к строительным организационно-технологическим системам.
Особая роль капитального строительства в системе, народного хозяйства предопределяет ориентацию основных технико-экономических показателей строительства на конечный результат - своевременный ввод в действие основных фондов и производственных мощностей. Поэтому надежность строительного производства должна быть связана с конечным результатом.
Если под "заданной функцией" понимать своевременный ввод объекта в действие, то по "гостовскому" определению система будет надежна лишь "сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени, т.е. надежность связана с устойчивостью режима функционирования. Однако, как указывает проф. А.А.Гусаков, своевременный ввод объекта "... обычно достигается за счет пластичности, гибкости, перестройки, т.е. ненадежности системы" /33 с.46/.
Действительно, многообразие используемых ресурсов, большое число заводов-поставщиков и субподрядных организаций, влияние метео-климатических условий и многие другие факторы обусловливают сложность и стохастичность строительного производства. В этих условиях своевременный ввод объекта может быть достигнут лишь оперативным изменением режима и структуры системы в зависимости от создавшихся условий. Таким образом, для строительных производственных систем более подходящим будет определение, данное проф. А.А.Гусаковым, в котором отсутствует упоминание об устойчивости режима функционирования. "Надежность системы - это свойство системы достигать заданный результат в процессе функционирования в течение заданного времени" /33 с.249/. Это определение имеет универсальный смысл, поскольку термин " заданный результат" в зависимости от назначения системы может трактоваться по-разному. Так, если заданным результатом считать выполнение заданных функций, сохраняя свои эксплуатационные показатели, то мы вернемся к "гос-товскому" определению надежности.
Следует однако отметить, что говоря о гибкости организационно-технологических систем, имелась в виду гибкость структуры комплексных и объектных потоков. Что же касается специализированных и особенно частных потоков с ограниченным числом составляющих операций, то количество вариаций структуры таких потоков в достижение требуемого результата - уменьшается, а в ряде случаев вообще исчезает, т.е. надежность достигается устойчивостью внутренней структуры. Для таких систем полностью подходит "гостовс-кое" определение надежности. Последнее в полной мере относится к КЕМ, когда своевременность возведения покрытия зависит от рав-норитмичности передвижки блоков с поста на пост. При этом жесткое последовательное соединение постов и стационарность ресурсов-мощностей на них исключает какие-либо изменения в организации производства работ.
Таким образом, для условий КЕМ надежность системы обеспечивается за счет надежности составляющих элементов (постов) системы.
Базовыми понятиями теории надежности являются понятия отказа и безотказности.
В соответствий с принятым "результативным" подходом к надежности, под отказом системы будем понимать события, состоящие в превышении фактической продолжительности возведения над проектной. Безотказность - противоположное событие. Система может находиться в одном из двух этих состояний.
Общие принципы повышения надежности
Надежность системы включает в себя вероятностный момент, ибо она основывается на случайных событиях, - на явлениях наличия или отсутствия отказа. Безотказную работу системы или ее части так же можно считать случайным событием. Чтобы случайные события, в данном случае - безотказная работа, могли выступать как неизбежные (закономерные, необходимые) , система должна быть избыточной. Избыточность по своей природе направлена на то, чтобы увеличить возможность безотказной работы системы. Как известно, количественной мерой осуществимости возможного является вероятность, представляющая собой в самом широком смысле степень неизбежного (необходимого) в возможном. Если вероятность близка к единице, ї-о возможность практически становится неизбежной (необходимой) и осуществляется. Если вероятность близка к нулю, то возможность становится "чистой" случайностью и практически не осуществляется. "Философский смысл избыточности состоит в том, что она представляет собой момент преодоления противоречия между необходимостью и случайностью" / 91 /.
Таким образом в основе надежного функционирования любой системы лежит принцип избыточности.
Можно выделить несколько видов избыточности, классифицируя их по содержанию.
1. Структурная избыточность направлена на повышение надежности системы за счет замены вышедшего из строя элемента равнозначным запасным (холодное резервирование), либо за счет неполной загрузки работающих элементов (теплое резервирование).
2. Функциональная избыточность проявляется в случае, когда существуют по крайней мере два регулирующих механизма, способные держать надежность системы на требуемом уровне. Например, регулирование производства на основе принципа демократического централизма / 91 /.
3. Информационная избыточность направлена на обеспечение: полной и достоверной информацией о функционировании системы.
4. Игровая или тактическая избыточность, принимающая вид резервных перестроек режима и структуры системы в зависимости от сложившейся ситуации.
5. Временная избыточность обеспечивает дополнительное время на принятие рационального решения либо на выполнение непредви денного объема работ.
Нетрудно заметить, что эти виды избыточности связаны между собой. Действительно, в сложных производственных системах своевременной замене отказавшего элемента предшествует получение достоверной информации о ходе производственного процесса, а сама замена либо вообще перестройка системы осуществляется по заранее разработанным правилам, причем на это уходит определенное время.
Методика проектирования систем КБМ с нормативным уровнем надёжности
Разработанная методика состоит из следующих разделов.
A. Проектирование безызбыточной системы КЕМ.
Б. Прогнозирование случайных отклонений.
B. Проектирование условно-безызбыточной системы КЕМ с учетом стохастичности производства.
Г. Оценка организационно-технологической надежности условно-безызбыточной системы КЕМ. Д. Проектирование избыточных мероприятий необходимого и достаточного объема для достижения нормативного уровня надежности КЕМ. Е. Расчет экономического эффекта от повышения надежности КЕМ до нормативного уровня. В соответствий с указанными разделами перейдем к изложению содержания методики проектирования.
Исходной информацией для начала организационно-технологического проектирования служит архитектурно-строительная часть проекта, откуда, - или на основе которой подбираются следующие данные: f - площадь покрытия, N - число блоков покрытия, шт; JZ - приблизительные размеры захватки, директивная продолжительность возведения покрытия, мес.
