Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ методов управления строительными ресурсами при ремонте линейно-протяженных объектов 10
1.1. Механизация строительно-монтажных работ в процессе ремонта пространственно-распределенных объектов 10
1.2. Анализ эффективности использования строительных ресурсов и систематизация задач механизации ремонтных работ 18
1.3. Выводы по главе 1 25
Глава 2. Исследование процессов формирования оптимальных комплектов машин и механизмов для производства строительно-монтажных работ при ремонте линейно-протяженных объектов 29
2.1. Разработка методов комплектования строительного производства ресурсами в определенных условиях эксплуатации машин и механизмов 29
2.2. Разработка методов комплектования строительного производства ресурсами в условиях ограниченной информации об условиях эксплуатации машин и механизмов 34
2.3. Разработка методов комплектования строительного производства ресурсами в сложных природно-климатических условиях эксплуатации 39
2.4. Выводы по главе 2 42
Глава 3. Разработка методов определения областей оптимального использования комплектов машин и механизмов ремонтного строительного потока 46
3.1. Определение границ эффективного использования комплектов машин с учетом оптимального насыщения фронта работ средствами механизации 46
3.2. Разработка методики оптимальной загрузки строительных ресурсов ремонтных строительных подразделений 58
3.3. Разработка метода расчета рациональной зоны работы ремонтных строительных подразделений при оптимальном перебазировании ресурсов 68
3.4. Выводы по главе 3 95
Глава 4. Разработка методов комплектования машинами и механизмами специализированных строительных подразделений для капитального ремонта линейно-протяженных объектов 102
4.1. Структуризация комплектов машин и механизмов как систем обслуживания с потоками отказов 102
4.2. Разработка метода определения оптимальной структуры комплектования системы машин в условиях неопределенности 110
4.3. Разработка многоканальной системы обслуживания специализированных строительных подразделений машинами и механизмами 119
4.4. Выводы по главе 4 135
Общие выводы 140
Литература 142
Приложение. Справки о внедрении выполненных исследований 151
- Анализ эффективности использования строительных ресурсов и систематизация задач механизации ремонтных работ
- Разработка методов комплектования строительного производства ресурсами в условиях ограниченной информации об условиях эксплуатации машин и механизмов
- Разработка методики оптимальной загрузки строительных ресурсов ремонтных строительных подразделений
- Разработка многоканальной системы обслуживания специализированных строительных подразделений машинами и механизмами
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Рыночные условия хозяйствования в Российской Федерации поставили перед отраслью строительства принципиально новые технические, технологические и организационные задачи, связанные с формированием эффективных технологий капитального ремонта линейно-протяженных объектов топливно-энергетических комплексов. Первое место в ряду таких объектов занимают транспортные системы. Именно применительно к их проблемам эффективные технологии производства строительно-монтажных работ обеспечивают наибольшую эффективность и экономию инвестиций. Влияние строительного обустройства на эффективность функционирования крупных объектов, на организационно-технологическое обеспечение транспортировки энергоресурсов трудно переоценить. Под обустройством такого объекта принимается комплекс сооружений, машин и механизмов, а также связь и взаимодействие их в едином цикле производства. Наиболее трудоемким является выполнение строительных работ при капитальном ремонте магистральных трубопроводов, время эксплуатации которых ограничено, обеспечение эксплуатации затруднено, а объемы трудовых и материальных ресурсов на их создание и поддержание эксплуатационной надежности значительны.
Следует отметить, что на протяжении последних лет в капитальном ремонте магистральных трубопроводов сохраняется нестабильное положение, вызванное стагнацией в экономике страны. С 1990 г. объемы восстановительных работ на трубопроводах сопоставимы с объемами работ по строительству новых трубопроводов в начале 80-х годов. Однако, в настоящее время физические объемы ремонта снижаются. Главной причиной уменьшения объемов ремонта является недофинансирование работ, поэтому снижение затрат на ремонтно-техническое обслуживание трубопроводов - задача
первостепенной важности, и здесь необходимо комплексное исследование ряда вопросов, одним из которых является состояние материально-технической базы предприятий, выполняющих ремонт. Техническая оснащенность предприятий во многом определяет выбор способа ремонта трубопровода, а также организацию производства работ и сроки их выполнения с учетом объемов. Все это влияет на стоимость работ и поэтому необходимо знать, насколько рационально используются строительные ресурсы, а также соответствие технического оснащения и объемов выполняемых работ.
Увеличение объемов строительного производства определяет необходимость и актуальность разработки проблем ресурсного обеспечения производства строительно-монтажных работ при организации строительного производства на линейно-протяженных объектах путем совершенствования методов расчетов организационных параметров строительства.
Актуальность выполненных исследований связана с реализацией задач по прогнозированию технологических процессов производства строительных работ на всех этапах капитального ремонта объектов в сложных природно-климатических условиях. Разработанные методики и алгоритмы позволяют эффективно управлять строительными работами и совершенствовать для этого нормативную базу.
Цель диссертационной работы - разработка методов оптимального использования ресурсов ремонтно-строительных потоков (РСП) на основе имитационного моделирования выполнения строительных работ на линейно-протяженных объектах.
Задачи исследования:
- анализ организационных процессов и принципов технического оснащения ремонтно-строительных потоков в условиях реализации рыночных условий хозяйствования;
- разработка методов количественного анализа процессов формирования
оптимальных комплектов машин и механизмов для производства строительно-
монтажных работ при ремонте линейно-протяженных объектов в условиях
неопределенности;
- разработка методов и средств оценки областей эффективного
использования комплектов машин и механизмов ремонтного строительного
потока с учетом оптимального насыщения фронта работ средствами
механизации;
разработка информационно-расчетного обеспечения в системе оптимального перебазирования ремонтно-строительных подразделений с определением рациональной зоны работы в плановый период;
- подготовка практических рекомендаций по применению результатов
исследований при капитальном ремонте линейно-протяженных объектов.
Объект исследования: методология прогнозирования организационно-технологических процессов производства ремонтно-строительных работ на линейно-протяженных объектах.
Предмет исследования: организация и технология использования строительных ресурсов в ремонтно-строительном производстве.
Методологические и теоретические основы исследования базируются на работах отечественных и зарубежных ученых в области системотехники строительства, методов теории массового обслуживания, вероятностно-статистического анализа, экспертного логического анализа, информационно-вычислительных технологий, имитационного моделирования, обобщении исследований в области технологии и организации строительного производства. Методологическая схема исследования включает в себя поиск оптимальных вариантов использования ресурсов на основе их представления в виде совокупности основных принципов формирования систем машин и
механизмов: принцип оптимальности, комплексности, иерархичности, декомпозиции и принцип итерационной оптимизации.
Научно-техническая гипотеза предполагает использование современных
методов анализа ресурсного обеспечения строительного производства и
информационно-вычислительных компьютерных технологий для
прогнозирования параметров организации процессов капитального ремонта линейно-протяженных объектов в сложных природно-климатических условиях, что должно существенно повысить эффективность разработки и реализации инвестиционно-строительных проектов.
Научная новизна результатов исследования:
- разработана методология эффективного использования строительных
ресурсов РСП при капитальном ремонте магистральных трубопроводов,
позволяющая существенно влиять на эффективность функционирования
средств механизации за счет оптимального формирования комплектов машин в
условиях реализации рыночных отношений;
разработаны методы проектирования организационных процессов строительного производства с использованием современных технологических схем капитального ремонта линейно-протяженных объектов, обеспечивающие системотехническую увязку функциональных подсистем и информационно-аналитических задач организационно-технологического проектирования строительства;
разработаны методы прогнозирования параметров организационных процессов комплектования строительного производства ресурсами в условиях неопределенности, позволяющие осуществлять многовариантное моделирование технико-экономических показателей выполнения строительно-монтажных работ при капитальном ремонте линейно-протяженных объектов;
- предложена структура информационно-расчетного обеспечения в
системе организационно-технологического проектирования строительных
работ в сложных природно-климатических условиях для повышения эффективности применения материально-технических ресурсов при выполнении строительно-монтажных работ на линейно-протяженных объектах РСП.
На защиту выносятся:
результаты анализа методов формирования оптимальных комплектов машин и механизмов для капитального ремонта линейно-протяженных объектов в сложных природно-климатических условиях, позволившие выработать научную гипотезу и методические рекомендации по совершенствованию организационных процессов строительного производства на основе использования информационно-вычислительных технологий имитационного моделирования;
организационно-технологическое проектирование строительных работ с определением границ эффективного использования комплектов машин в условиях неопределенности с учетом оптимального перебазирования заданного числа взаимозаменяемых машин и их оптимальной загрузки;
структура информационно-расчетного обеспечения в системе организационно-технологического проектирования строительных работ при капитальном ремонте линейно-протяженных объектов.
Практическая значимость и внедрение результатов исследования. Совокупность полученных результатов дает методику организационно-технологического проектирования выполнения строительных работ при капитальном ремонте линейно-протяженных объектов, а разработанные информационно-расчетные технологии позволяют анализировать параметры организационных процессов оптимального комплектования ремонтно-строительных потоков строительными ресурсами с учетом полученных в работе подходов оценки эффективности выполнения строительно-монтажных работ.
В процессе работы было выполнено опытно-промышленное внедрение результатов организационно-технологического проектирования строительно-монтажных работ при оптимальном использовании строительных ресурсов РСП для ремонта магистральных трубопроводов: научно-производственным предприятием "Стройпроектсервис" и производственным предприятием "Промспецтехнология".
Разработан программный комплекс, который позволяет в автоматизированном и диалоговом режиме реального времени осуществлять поиск рациональных решений по формированию комплектов машин и оптимальной их загрузки при ремонте магистральных трубопроводов. Результаты исследований включены в научно-техническую разработку (программное обеспечение "Ресурсы").
Результаты работы использовались в лекционном курсе "Искусственный интеллект" Университета методологии знания (УМЗ), входят в используемые опубликованные методические разработки и указания по этим курсам. Материалы диссертации могут оказаться полезными при формировании учебного и реального программного обеспечения для поиска эффективных решений по формированию комплектов машин и оптимальной их загрузки при капитальном ремонте линейно-протяженных объектов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: секции "Строительство" Российской инженерной академии (2000-2002 гг.); Московском городском семинаре "Системология и системотехника комплексной обработки данных и документации" (2001-2003 гг.); научных семинарах секции "Организация строительства и автоматизированного проектирования" ЗАО ЦНИИОМТП и других учебных и практических проектных организаций отрасли строительства РФ.
Анализ эффективности использования строительных ресурсов и систематизация задач механизации ремонтных работ
В настоящее время большое значение имеет установление общих закономерностей формирования и эксплуатации парка машин для ремонта линейной части магистральных трубопроводов в условиях изменения форм и методов организации строительства.
За основу определения организации капитального ремонта линейной части магистральных трубопроводов (ЛЧМТ) и другие термины приняты формулировки, изложенные в работе [92].
Организация капитального ремонта ЛЧМТ (производства капитального ремонта ЛЧМТ) - функциональная система, включающая собственно ЛЧМТ, ресурсы для производства капитального ремонта (материальные, трудовые, денежные, временные), а также ограничения и правила взаимодействия ресурсов (последовательность, направление, совмещение, продолжительность, интенсивность, надежность) для достижения заданного результата -выполнения капитального ремонта ЛЧМТ (или ее участков) в заданные сроки при требуемом качестве ремонтно-строительных работ (РСР) и при получении планируемой прибыли.
Комплект машин - совокупность взаимосвязанных машин, выполняющих определенный вид РСР, составляющий, как правило, часть технологического процесса, но достаточно самостоятельную. Например, одноковшовый экскаватор - автосамосвалы; одноковшовый экскаватор - бульдозер.
Комплекс машин - совокупность взаимосвязанных машин, выполняющих заданный технологический процесс. В состав, комплекса машин могут входить комплекты машин. Например, комплекс машин: очистная машина, изоляционная машина, краны-трубоукладчики. Парк машин - совокупность однородных машин для выполнения заданных объемов РСР. Взаимосвязь машин в парке необязательна. Понятия "комплект машин", "комплекс машин" и "парк машин" допускается заменять обобщающим понятием "система машин".
Комплексная механизация ремонтно-строительных работ (РСР) при производстве капитального ремонта ЛЧМТ - совокупность взаимосвязанных и обслуживающих процессов, выполняемых о помощью средств механизации, в результате чего исходные материалы и изделия, в т.ч. трубы, изоляционные, сварочные и другие материалы превращаются в полностью законченную капитальным ремонтом ЛЧМТ (или ее участки).
Частный (коренной) линейный ремонтно-строительный поток элементарный ремонтно-строительный (строительный, монтажный, специальный строительный) поток, представляющий последовательное выполнение одноименных операций технологического процесса на ряде захваток, которые рассматриваются в качестве единиц готовой продукции этого потока.
Специализированный линейный ремонтно-строительный поток совокупность частных ремонтно-строительных потоков, объединенных единым технологическим процессом (единой технологической схемой), параметрами и общей (промежуточной) продукцией.
Объектный линейный ремонтно-строительный поток - совокупность ремонтно-строительных потоков отдельных видов РСР (специализированных линейных ремонтно-строительных и приравненных к ним частных линейных ремонтно-строительных), продукцией которых является практически капитально отремонтированный участок ЛЧМТ.
Ремонтно-строительное подразделение (РСП) - совокупность объектных линейных ремонтно-строительных потоков, продукцией которых является полностью законченный капитальным ремонтом участок ЛЧМТ. Пример частного (коренного) линейного ремонтно-строительного потока -работа одноковшового экскаватора по вскрытию магистрального трубопровода - операции элементарны, повторяющиеся и монотонные. Пример специализированного линейного ремонтно-строительного потока - при прокладке новой нитки трубопровода параллельно существующей, уже не подлежащей капитальному ремонту, а подлежащей извлечению и сдаче в металлолом, осуществляется специализированный линейный ремонтно строительный (по существу - строительно-монтажный) поток сварочно монтажных работ. Он состоит из пяти частных (коренных) линейных ремонтно-строительных потоков: 1-й - выгрузка труб из железнодорожных вагонов на станции назначения; 2-й -транспортировка труб со станции их назначения на трубосварочную базу: 3-й - сварка отдельных труб в секции труб на трубосварочной базе; 4-й - вывозка секций труб с трубосварочной базы непосредственно на трассу; 5-й - сварка секций труб непосредственно на трассе в плети или сплошную нитку, что и является продукцией (промежуточной) специализированного линейного ремонтно-строительного потока сварочно монтажных работ. Пример объектного линейного ремонтно-строительного потока, продукцией которого является практически законченный капитальным ремонтом участок ЛЧМТ - капитально отремонтированный, уложенный в траншею и засыпанный участок ЛЧМТ, но еще не прошедший очистку внутренней полости, испытание на прочность и проверку на герметичность, а также без восстановленной системы электрохимической защиты. Для получения этой практически готовой продукции необходимо осуществить, к примеру, следующие специализированные линейные ремонтно-строительные потоки: планировки полосы отвода и вскрытия трубопровода; очистки трубопровода от старой изоляции, выкладки его на лежки на бровке траншеи и заварки каверн; очистки, изоляции, укладки в траншею и засыпки трубопровода. Пример РСП - осуществлены все специализированные линейные ремонтно-строительные потери и приравненные к ним частные (коренные) ремонтно-строительные потоки, а, следовательно, осуществлены и все объектные линейные ремонтно-строительные потоки. ЛЧМТ (или ее участок) полностью закончена капитальным ремонтом.
Разработка методов комплектования строительного производства ресурсами в условиях ограниченной информации об условиях эксплуатации машин и механизмов
Для выявления основных особенностей, взаимосвязей и количественных закономерностей процесса механизации ремонтных работ необходимо дать формализованное описание механизируемого процесса, системы. Исходным моментом для описания может стать схема функционирования системы машин, размеченный граф состояний или сетевая модель системы и другие средства, которые облегчают в дальнейшем построение математической или имитационной модели системы. При этом установлено, что следует выделить три группы переменных, характеризующих различные параметры ремонтно-строительного процесса. Первая группа переменных представляет собой параметры, характеризующие объект ремонта, технологический процесс (объем работ, размеры объекта, прибыль, получаемая от досрочного ввода трубопровода в строй после ремонта). Вторая группа переменных представляет собой параметры, характеризующие средства механизации, которые могли быть использованы на ремонте данного трубопровода, в данном технологическом процессе (типы, типоразмеры, производительность, основные параметры, затраты). Третья группа переменных представляет собой параметры, характеризующие условия выполнения того или иного технологического процесса. Недостаточность или неопределенность той или иной группы требует использования определенного метода исследования и необходимости идти на компромисс: с одной стороны, формализованная модель (математическая, имитационная, сетевая) должна как можно полнее отражать специфику механизируемого процесса; а с другой - быть по возможности простой, чтобы иметь возможность получить решение, приемлемое для практического использования с учетом имеющихся технологических ресурсов.
В рамках исследования рассмотрим комплектование технологическими ресурсами отдельных технологических процессов ремонта магистральных трубопроводов в условиях полной определенности.
Пусть задан некоторый технологический процесс, включающий п операций. Каждая операция может быть выполнена различными типами и типоразмерами машин. Известны затраты или время на выполнение каждой операции каждой машиной. Исходная информация, необходимая для формирования оптимального комплекса машин представлена на рис. 2.1.
Требуется сформировать такой комплекс машин, т.е. на каждой операции выбрать такие машины, которые обеспечивают минимальные затраты на выполнение всего технологического процесса. Все возможные комплексы машин в виде сетевого графа графически изображены на рис. 2.1. Каждая операция в сетевом графе представляется в виде стрелки с указанием над ней приведенных затрат на выполнения і-й операции k-й машиной после выполнения j-й машиной (і - 1)-й операции. Стрелка означает также возможные связи одной машины с другими. Кружочек означает завершение одной операции одним типом машин и начало выполнения другой операции другим типом машин. Число, стоящее в кружочке, означает номер (тип, типоразмер) машины, используемой на предшествующей операции. Число над кружочком означает сквозную нумерацию машин, определяющих допустимое множество машин для выполнения данного технологического процесса. Начальный и конечный кружочки сетевого графа означают, соответственно, начало выполнения технологического процесса и его завершение, а номера над ними (0 и 11 - номера фиктивных машин). Если при выполнении какой-то операции, например, транспортировки продукции, габариты и грузоподъемность транспортного средства не соответствуют параметрам погрузочного оборудования, то в этих условиях данное погрузочное оборудование не может быть использовано с данным погрузочным средством. В этом случае на графе возможных комплексов машин должна отсутствовать связь (стрелка) между этими машинами. Множество такого рода ограничений часто упрощает решение задачи при использовании специальных методов решения. Представление всех возможных комплексов машин в виде графа обеспечивает наглядность и простоту формирования допустимого множества. Для решения данной задачи воспользуемся принципом оптимальности Беллмана (метод динамического программирования), согласно которому оптимальный выбор обладает тем свойством, что, каковы бы ни были первоначальное состояние и решение в начальный момент, последующие решения должны быть оптимальными. Метод динамического программирования дает возможность заменить, перебор всех вариантов определенной системой действий, при которых отыскание экстремума многих переменных заменяется многократным отысканием экстремума функции одной переменной. Оптимизируемый процесс разделяется на ряд последовательных этапов (шагов) и производится последовательная оптимизация каждого шага. В качестве математической модели может быть использовано функциональное уравнение Беллмана, которое дает ключ для решения задачи: где y(i,j)- минимальные затраты для комплекта машин, начиная с г -ой операции и су -ой машины; у ((і +1), к)- то же, начиная с (/ +1) -й операции и с к-й машины. Алгоритм оптимизации выбора оптимального комплекса машин методом динамического программирования состоит из двух основных этапов. На первом этапе производят расчет критерия оптимизации для частичных комплектов машин, начиная его с расчета машин, выполняющих последнюю операцию. Постепенно переходя к началу процесса и используя функциональное (рекуррентное) уравнение Беллмана, определяют минимальные приведенные затраты.
Разработка методики оптимальной загрузки строительных ресурсов ремонтных строительных подразделений
Для выявления основных особенностей, взаимосвязей и количественных закономерностей процесса механизации ремонтных работ необходимо дать формализованное описание механизируемого процесса как системы. Исходным моментом для описания может стать схема функционирования системы машин, размеченный граф состояний или сетевая модель системы и другие средства, которые облегчают в дальнейшем построение математической или имитационной модели системы. При этом было установлено, что следует выделить три группы переменных, характеризующих различные параметры ремонтно-строительного процесса. Первая группа переменных представляет собой параметры, характеризующие объект ремонта, технологический процесс (объем работ, размеры объекта, прибыль, получаемая от досрочного ввода трубопровода в строй после ремонта). Вторая группа переменных представляет собой параметры, характеризующие средства механизации, которые могли быть использованы на ремонте данного трубопровода, в данном технологическом процессе (типы, типоразмеры, производительность, основные параметры, затраты). Третья группа переменных представляет собой параметры, характеризующие условия выполнения того или иного технологического процесса. Недостаточность или неопределенность той или иной группы требует использования определенного метода исследования и необходимости идти на компромисс: с одной стороны, формализованная модель (математическая, имитационная, сетевая) должна как можно полнее отражать специфику механизируемого процесса; а с другой - быть по возможности простой, чтобы иметь возможность получить решение, приемлемое для практического использования с учетом имеющихся строительных ресурсов.
В рамках исследования рассмотрено комплектование строительными ресурсами отдельных технологических процессов капитального ремонта магистральных трубопроводов в условиях полной определенности. При этом учитывалось, что процесс состоит из р операций, которые могут быть выполнены различными типами и типоразмерами машин. Известны затраты или время на выполнение каждой операции каждой машиной. Для определения комплекта машин, который обеспечит минимальные затраты (время) на весь технологический процесс, было предложено использовать метод динамического программирования. В качестве целевой функции использовано уравнение Беллмана: y(ij) = mirik=i,2,...,Ni+i {Цк + y[(i + l)5k]}.
Алгоритм оптимизации состоит из двух этапов: на первом этапе следует производить расчет критерия оптимизации, начиная его с расчета машин, выполняющих последнюю операцию, постепенно перехода к началу процесса и используя рекуррентное уравнение Беллмана, определяя минимальное время на выполнение процесса; на втором этапе, выполняющемся в обратной последовательности, на каждом шаге определяется машина, время работы которой вошло в суммарный минимум критерия оптимизации.
При формировании комплекта машин на перспективу для капитального ремонта магистральных трубопроводов часто возникают ситуации, когда известны общий объем и номенклатура ремонтных работ, но неизвестно пропорциональное соотношение между объемами работ различных видов. При этом если нет статистических данных о распределении работ за предыдущие годы или вследствие малой устойчивости и показатели не могут быть экстраполированы на рассматриваемый период, возникает задача формирования комплекта машин в условиях неполной определенности. Постановка задачи в имеет следующий вид: пусть известны машины, которые могут быть использованы для выполнения возможных видов работ по ремонту в перспективе и известна матрица затрат {уі}} на выполнение i-ro вида работ j-й машиной; требуется определить оптимальные вероятности использования каждой машины, чтобы затраты на выполнение всех видов работ были минимальны и не превышали заданного уровня затрат у : уц-рі + yi2-p2 + . . + yyPj + ... + Уітфт у , і = 1,2,...,п, где Pj - вероятность использования j-й машины. При этом сумма вероятностей использования всех машин будет равна единице: Ej=l,m Pj = 1.
Для возможности применения симплекс-метода система неравенств была преобразована в систему равенств с помощью ввода фиктивных неизвестных. Поиск оптимального решения заключался в направленном переходе от одного допустимого базисного решения к другому в направлении максимизации целевой функции.
Очень часто при формировании комплекта машин возникает ситуация, когда по тем или иным причинам информация о среде, в которой предстоит работать технологическим ресурсам ремонтно-строительного потока, отсутствует. При этом ремонтно-строительные производственные имеют или могут иметь информацию о: возможных диапазонах искомых параметров машин; множестве возможных состояний среды; затратах для каждого возможного комплекта машин в каждом из возможных состояний среды. Требуется найти такие варианты комплекта машин, которые минимизируют затраты: у(П,) = Zj=i,m yi-p(Cj), i=l,2,...,n, где уу - затраты і-го комплекта машин при работе в j-x условиях; p(Cj) априорное распределение возможных условии работы комплекта машин; П = (ПІ,...,ПІ,...,ПП) - множество всех комплектов машин; С = (Ci,...,Cj,...,Cm) - множество всех условии работ.
Разработка многоканальной системы обслуживания специализированных строительных подразделений машинами и механизмами
В последнее время все интенсивнее ведутся разработки по многокритериальной оптимизации парков машин, когда необходимо учесть одновременно несколько критериев оптимизации, например, минимальные затраты и максимальную выработку парка машин. Входная информация для оптимизации парка машин РСП может иметь различную степень неопределенности. 1. Постоянная, детерминированная информация, не изменяющаяся от времени и объекта эксплуатации техники, например, норматив рентабельности в долях от себестоимости, нормативный коэффициент капитальных вложений и ряд других коэффициентов. 2. Информация, меняющаяся в зависимости от времени эксплуатации машины, например, технико-эксплуатационные показатели работы машины, которые изменяются в связи с износом деталей или узлов машины, снижения надежности и долговечности работы машины и т.д. 3. Информация, меняющаяся в зависимости от фона эксплуатации машины. Учет грунтового фона при оптимизации парков машин является одним из основных факторов повышения качества машин и эффективности их использования. 4. Информация, характеризующая условия эксплуатации машин на конкретных трубопроводостроительных объектах. Это объемы работ, категория разрабатываемого грунта, дальности перебазировки машин и др. 5. Информация, характеризующая системы ТО и ремонта техники, организация сетей технического обслуживания ремонта техники и др. 6. Информация, связанная с конструктивными особенностями машины, которая определяет техническую производительность машины и которая может изменяться в связи с проводимой модернизацией эксплуатируемой техники. Рассмотрим одну из постановок задач оптимизации парка машин лизинговой компании. Пусть известны структура производственной программы, физические объемы работ на планируемых к выполнению объектах трубопроводного строительства, их технологическая структура, возможные средства механизации для выполнения работ и условия их использования, годовая выработка каждой машины и затраты при работе на каждом объекте строительства. Требуется определить, какие машины и в каком количестве необходимо иметь, чтобы минимизировать затраты на выполнение всех запланированных объектов трубопроводного строительства. Идеальным случаем с точки зрения минимизации текущих эксплуатационных затрат без учета амортизационных затрат на реновацию было бы использование специализированных средств механизации, ориентированных на свой объект строительства, однако, приобретение и лизинг большого числа машин и механизмов связано с увеличением капитальных вложений на их приобретение и сервисное обслуживание.
Обозначим через at - объем работ, выполняемый А-ым ремонтно-строительным потоком. Число принятых к расчету машин и механизмов обозначим через т. Обозначим через bj - объем работ на Вгм трубопроводостроительном объекте, а число РСП через п. Обозначим, соответственно, уу - затраты или время ty и Ху - объем работ, выполняемый А,-ым РСП на Bj-м трубопроводостроительном объекте. При невозможности использования тех или иных машин на каких-либо объектах, например, крана-трубоукладчика с малой грузоподъемностью при строительстве трубопровода большого диаметра, размер удельных приведенных затрат принимается очень большим, чтобы исключить возможность использования таких машин на соответствующих объектах.
Объемы работ, выполняемые каждым комплектом машин и механизмов, должны удовлетворять следующим равенствам: Капитальные вложения на создание и производство средств механизации существенно зависят от серийности выпуска и, как правило, эти затраты нелинейно зависят от числа выпускаемых машин. Серийность же выпуска определяется потребностью. А потребность в машинах определяется из минимума суммарных затрат на создание, производство и эксплуатацию машин. Получается своего рода замкнутый круг. Чтобы выйти из этого замкнутого круга, существует много способов, рассмотрим один из них. Для облегчения изложения рассмотрим оптимизацию парка машин РСП на упрощенном примере (табл. 3.1). При кажущейся простоте здесь имеется много неопределенностей, которые необходимо решать в процессе оптимизации парка машин. Во-первых, искомое количество машин неизвестно, во-вторых, объемы работ, выполняемых каждой машиной на каждом объекте неизвестен и, кроме того, неизвестны объемы работ, выполняемые каждой машиной на каждом объекте строительства.
Эффективность оптимизации парка машин существенно зависит от принятого алгоритма оптимизации. В настоящее время разработано много алгоритмов оптимизаций-парков машин, учитывающих те или иные особенности оптимизации, линейность или нелинейность критерия оптимизации, детерминированный или вероятностный характер исходной информации, статичный или динамичный характер функционирования парка машин, локальный или глобальный характер оптимизации и др. В зависимости от принятого алгоритма можно учесть самые разнообразные особенности, возникающие при оптимизации парка машин. Рассмотрим один из алгоритмов решения задачи оптимизации парка машин (рис. 3.5).
В основу алгоритма положено комбинированное использование одного из методов решения транспортной задачи (локальная оптимизация) и метод случайного поиска глобальная оптимизация) с определенными числами операций на различных стадиях для учета различного рода нелинейностей: серийности выпуска машин, снижения затрат на эксплуатацию машин при уменьшении числа используемых типоразмеров машин и др. Кроме того, снимается ряд неопределенностей. Алгоритм оптимизации парка машин включает следующие основные этапы:
Похожие диссертации на Теоретические исследования распространения волн Лэмба в упругих пластинах
