Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние проблемы организации работы механизированных поточных технологических линий 9
1.1 Состояние и перспектива развития кормопроизводства России 9
1.2 Анализ исследований по обоснованию оптимального состава и режимов работы МТА в технологических звеньях поточных линий возделывания сельскохозяйственных культур 15
1.3 Анализ исследований по техническому обеспечению, надежности и эффективности функционирования кормоуборочных комплексов 35
1.4 Цель и задачи исследования 43
2 Теоретические основы исследования структуры и режимов работы механизированных поточных технологических линий .45
2.1 Основные понятия и положения. Классификация механизированных поточных технологических линий 45
2.2 Системный анализ опытных данных, основные свойства и закономерности процессов функционирования механизированных поточных линий возделывания сельскохозяйственных культур 49
2.3 Оптимизация состава и режимов работы агрегатов в технологических звеньях механизированных поточных линий на заготовке кормов 55
2.4 Поэтапный метод оптимизации состава и режимов работы мта в технологических звеньях МПТЛ 57
2.5 Основные математические критерии, применяемые при расчете характеристик безотказной работы мта в технологических звеньях МПТЛ 61
2.6 Выводы 68
3 Математические модели процессов функционирования и оптимизации состава и режимов работы МТА в технологических звеньях МПТЛ 69
3.1 Математическая модель определения вероятности безотказной работы МТА в технологических звеньях механизированных поточных линий, резервированных с помощью накопителей 69
3.2 Расчет оптимального состава МТА в технологических звеньях механизированных поточных линий по заготовке кормов 82
3.3 Оптимизация режимов работы МТА в специализированных МПТЛ на примере заготовки кормов 95
3.4 Оптимизация режимов работы мптл по заготовке кормов 104
3.5 Математическая модель изменения надежности поточной линии в зависимости от количества запасных частей в ее звене технического обслуживания 111
3.6 Выводы 113
4. Методика экспериментальных исследований и применяемые приборы 115
4.1 Задачи и программа экспериментальных исследований 115
4.2 Регистрируемые параметры и измерительные приборы 116
4.3 Определение необходимого числа повторностей опытов и обработка опытных данных 119
4.4 Алгоритм расчета оптимального состава мта в технологических звеньях механизированных поточных технологических линий 126
4.5 Алгоритм решения задачи нахождения частных ритмов комплексной механизированной поточной технологической линии по заготовке кормов 129
4.6 Алгоритм и программа расчета оптимального состава и режимов работы мта в технологических звеньях поточных линий 131
4.7 Выводы 133
5. Результаты экспериментальных исследований 134
5.1 Условия проведения эксперимента 134
5.2 Распределение плотности вероятности коэффициента готовности и фактического времени работы мта в поточных линиях 137
5.3 Определение безразрывности технологического процесса в поточных линиях 145
5.4 Изменение производительности машинно-тракторных агрегатов при их работе в технологических звеньях поточных линий 148
5.5 Оптимальный состав машинно-тракторных агрегатов в технологических звеньях поточных линий 155
5.6 Ритмы работы механизированных поточных технологических линий 161
5.7 Обоснование параметров системы технического обслуживания машинно-тракторных агрегатов в технологических звеньях механизированной поточной технологической линии 167
5.8 Выводы 173
6. Экономическая эффективность использования оптимальных по составу и режимам работы поточных линий по заготовке кормов в северо-западной зоне РФ 175
6.1 Выводы 180
Общие выводы 182
Литература 185
Приложение 206
- Анализ исследований по обоснованию оптимального состава и режимов работы МТА в технологических звеньях поточных линий возделывания сельскохозяйственных культур
- Поэтапный метод оптимизации состава и режимов работы мта в технологических звеньях МПТЛ
- Оптимизация режимов работы МТА в специализированных МПТЛ на примере заготовки кормов
- Алгоритм расчета оптимального состава мта в технологических звеньях механизированных поточных технологических линий
Введение к работе
Научно-технический прогресс это процесс непрерывного совершенствования техники, технологии, организации производства, труда и управления на основе последних достижений науки и техники, направленный на всемерное повышение производительности общественного труда: это процесс, протекающий в системе общественного производства и выражающийся в изменении основных элементов производительных сил.
Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве характеризуется, прежде всего, непрерывным, качественным и количественным ростом техники. Качественные изменения машинно-тракторного парка хозяйств, происходят за счет повышения требований в машиностроении к точности изготовления машин, их надежности, применения более стойких материалов и т.д. Растет энергонасыщенность тракторов и материально-техническая база для проведения ремонта и технического обслуживания машинно-тракторного парка.
Научно-технический прогресс в сельском хозяйстве включает в себя также мелиорацию, химизацию, дальнейшее внедрение электроэнергии для комплексной механизации и автоматизации производственных процессов в растениеводстве, животноводстве.
Раздельное использование прогрессивных средств и методов производства, как правило, не дает большого эффекта. В связи с этим основной задачей технического прогресса в сельскохозяйственном производстве, в частности при механизированных полевых работах, является объединение по месту и времени всех операций, формирующих выход той или иной продукции, и обеспечение высокопроизводительного производственного процесса. Это возможно при применении поточной технологии производства механизированных работ.
Внедрение поточного производства сельскохозяйственных работ, в частности уборочно-транспортных комплексов, показало их высокую эффективность. Основной принцип работы комплексов заключается в концентрации технических и людских ресурсов, широком поточно-групповом использовании техники, специализации труда механизаторов и обслуживающих работников, централизации и оперативности управления всем комплексом работ.
Система организации работ с использованием уборочно-транспортных комплексов имеет универсальную структуру. При соответствующем трансформировании она может успешно применяться при заготовке сена, сенажа, уборке силосных культур, льна и других культур, а также при подготовке почвы, посеве зерновых, мелиорации и т.д. Причем необходимость поточной организации работ обусловливается требованием проводить сезонные работы в строго определенные агротехнические сроки, отступление от которых сказывается, как правило, на урожайности культур.
Сроки выполнения сельскохозяйственных операций обычно сжаты, особенно в условиях Нечерноземной зоны РФ, поэтому здесь очень важно обеспечить поточность и ритмичность не только каждого технологического процесса в отдельности, но и всего производственного комплекса работ. Это возможно при оптимальном соотношении количества машин и агрегатов разного назначения, а также количества основных и вспомогательных рабочих, с тем чтобы, все взаимосвязанные операции выполнялись с одинаковой производительностью, и весь комплекс работ был бы осуществлен в сжатые агротехнические сроки. Это в свою очередь, возможно лишь при высоком уровне организации работ в течение смены и максимальном использовании времени суток в особо напряженные периоды сельскохозяйственных работ.
Повышение производительности и снижение затрат денежных средств на единицу продукции, можно наиболее полно выполнить только тогда, когда машинно-тракторные агрегаты (МТА) работают с полной загрузкой, исключены простои, обеспечена согласованность и безразрывность операций во времени.
Анализ современного состояния сельскохозяйственного производства в Российской Федерации показывает, что изыскание путей и средств повышения производительности МТА, совершенствование организационных форм использования техники - является объективной необходимостью сельскохозяйственного производства.
Практика выявила ряд важных организационных форм, способствующих высокопроизводительному использованию техники. Эти формы основаны на технологическом и функциональном разделении труда, оптимизации состава МТА и осуществлении ряда мероприятий, обеспечивающих в итоге применение поточных технологий в сельскохозяйственном производстве.
При работе в технологических звеньях механизированных поточных линий МТА подвергаются влиянию внешних возмущающих воздействий, имеющих случайный характер. Действие этих факторов приводит к тому, что при работе механизированной поточной технологической линии (МПТЛ) нарушается пропорциональность между производительностью технологических звеньев, входящих в состав линии, что, в свою очередь, ведет к нарушению поточности технологического процесса и, как следствие, повышению себестоимости производимой продукции.
На стабильность технологического процесса в поточной линии большое влияние оказывает также надежность МТА, входящих в состав технологических звеньев линии, так как задержка вследствие отказов в одном из технологических звеньев линии может привести к значительным потерям производительности в последующих технологических звеньях и линии в целом. Следовательно, при оптимизации состава и эксплуатационных режимов МТА в технологических звеньях механизированных поточных линий необходимо обеспечить приспособленность каждой поточной линии к прогнозируемым случайным изменениям внешних воздействий и изменению надежности МТА, входящих в линию.
Такой подход к оптимизации состава МТА в технологических звеньях линии в конечном итоге создает условия для работы линии в режиме потока.
Необходимо отметить, что преимущества поточного метода используются далеко не всегда. Механизированные поточные линии зачастую не работают в режиме потока, МТА и транспортные средства нередко простаивают.
Такое положение объясняется, прежде всего, недостатками при проектировании состава и режимов работы МТА в технологических звеньях поточных линий. Эти недостатки являются серьезным тормозом на пути к увеличению количества и улучшению качества заготовки кормов. Как считают специалисты, из-за применения устаревших методов заготовки кормов и простоев МТА и транспортных средств сенаж и силос теряют примерно пятую часть питательных веществ. В этих условиях очень важно научно обоснованно, с учетом конкретных условий и общих принципов, подойти к внедрению новых прогрессивных форм организации использования техники.
Однако практика не располагает в настоящее время в достаточной мере научно-методическим материалом, отражающим эти требования. Целью настоящей диссертационной работы является повышение эффективности поточных линий возделывания на заготовке кормов.
Научной новизной данной работы являются следующие положения:
- математические модели оптимизации состава и режимов работы машин в технологических звеньях МПТЛ резервированной с помощью накопителей и изменения показателей ее надежности в зависимости от количества запасных частей в звене технического обслуживания;
- статистические характеристики надежности машин (наработка на отказ, время восстановления) технологической линии на заготовке сенажа и силоса.
Работа выполнена на кафедре эксплуатации тракторов, автомобилей и машин сельскохозяйственного назначения Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.
Практическую ценность диссертации представляют поточные линии, скомплектованные по результатам расчетов разработанных математических моделей, которые позволяют выполнить заданный объем работ в установ 8
ленные агротехнические сроки, что улучшает качество продукции и снижает ее себестоимость.
Результаты исследований внедрены в хозяйствах САОЗТ "Ручьи" и ЗАО "Племенной завод "Приневское" Ленинградской области.
На защиту выносятся следующие результаты исследований:
- математическая модель оптимального состава и оптимальных режимов работы МТА в технологических звеньях МПТЛ, резервированных с помощью накопителей, с учетом вероятности безразрывности технологического процесса в поточной линии;
- математическая модель изменения показателей надежности поточной линии в зависимости от количества запасных частей в ее звене технического обслуживания;
- параметры и режимы работы технических средств в технических звеньях поточных линий на заготовке сенажа и силоса.
Основные положения диссертации докладывались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов Санкт-Петербургского государственного аграрного университета в 1997 - 2003 гг.
Анализ исследований по обоснованию оптимального состава и режимов работы МТА в технологических звеньях поточных линий возделывания сельскохозяйственных культур
Организация использования техники включает в себя комплекс организационных, технологических и технических мероприятий, осуществляемых в процессе производства и направленных на повышение эффективности работы машин. Научные исследования и передовой опыт показывают, что этот комплекс требований наиболее полно обеспечивается при работе МТА в поточных линиях, т. е. при условии поточной организации производственных процессов. Начало теоретическим исследованиям по применению прогрессивных форм и методов в сельскохозяйственном производстве было положено в трудах Б. С. Свирщевского [161], Г. В. Веденяпина с соавторами [29], В. П. Го-рячкина [46], В. А. Гобермана, Г. Н. Синькова [43], С. А. Иофинова [80] и других.
Практика последних лет выявила ряд важных организационных форм, способствующих высокопроизводительному использованию техники и проведению полевых работ в сжатые агротехнические сроки с высоким качеством. Они основаны на техническом и функциональном разделении труда, четком планировании и взаимной увязке всех звеньев технологического процесса, высоком уровне технической надежности машин, хорошем культурно-бытовом обслуживании работников и т. д.
Важнейшая особенность приложения индустриальных методов в земледелии заключается в том, что поточный метод может быть применен на отдельных стадиях сельскохозяйственного производства в условиях сочетания прерывности и непрерывности при определенной связи биологических и технических процессов. С учетом особенностей приложения индустриальных методов в земледелии в течение последних 30-ти лет ведутся работы в плане как комплексного, так и частного решения вопроса.
Исследования различных аспектов технологического процесса заготовки кормов из трав проводятся в нашей стране давно. Одна часть этих работ была направлена на исследование лишь отдельных технологических операций [95], другая посвящена исследованию различных технологических схем сеноуборки и соответствующих комплексов машин путем экспериментального сравнения их между собой, а также условий производства исследуемых зон. Такие исследования нашли отражение в работах Б. И. Бочкарева [19], А. Ф. Галкина [36], С. Н. Валигуры [27] и др.
Среди работ того периода особенно можно выделить работу Г. Л. Ла-зура [96], которая была посвящена оптимизации технологических схем заготовки кормов из трав для условий зоны Казахстана. В ней для оценки комплексов сеноуборочных машин был рекомендован метод линейного программирования.
Применение для исследования технологических процессов заготовки кормов аналитических моделей, реализуемых методами линейного программирования, объясняется простотой и универсальностью последних. Метод линейного программирования использовался и в работе В. Д. Попова [143], где экономико-математическая модель технологических процессов заготовки кормов решалась симплекс-методом. Автор при обосновании рациональных технологических схем и систем машин для заготовки кормов из трав помимо математической модели использовал и метод экспертных оценок. Задача считалась решенной, если результаты, полученные математическим методом, не противоречили данным экспертной оценки. В случае противоречивости результатов автор прибегал к логическому анализу, с помощью которого принимал окончательное решение.
Однако метод линейного программирования не нашел широкого применения в решении задач оптимизации технологических процессов заготовки кормов из трав. Для работ [28, 128, 144, 165, 166] характерны попытки установить организацию процессов, типы и количество машин, рассматривая длительность выполнения элементов как постоянную величину, что является чрезмерным упрощением реальных процессов, так как при выполнении механизированных полевых работ МТА подвергаются влиянию непрерывно изменяющихся внешних воздействий. Непрерывный и случайный характер внешних воздействий обуславливает колебания нагрузочного режима, что в свою очередь, снижает производительность МТА. Рассмотрение их работы без учета случайных внешних воздействий приводит к значительным погрешностям при оптимизации состава и эксплуатационных режимов МТА в составе уборочно-транспортных комплексов.
Благодаря появлению средств вычислительной техники, располагающих большой памятью, начали интенсивно развиваться и нашли большое применение статистическое и имитационное моделирование. Сущность имитационного моделирования состоит в построении соответствующего моделирующего алгоритма, реализация которого является, в некотором смысле, имитацией элементарных явлений, составляющих исследуемый процесс, с сохранением их логической структуры, последовательности протекания во времени, характера и состава информации о состоянии процесса [26]. Метод имитационного моделирования нередко является единственным практически доступным методом исследования сложной системы. Затраты рабочего времени и материальных средств на реализацию имитационных моделей оказываются незначительными по сравнению с затратами, связанными проведением натурального эксперимента. Результаты имитационного моделирования по своей ценности для практического применения близки к результатам натурного эксперимента.
Одной из первых работ, в которой было использовано статистическое моделирование для оптимизации процесса заготовки люцернового сена, является работа Ю. И. Зенченко [69]. В ней исследовалось влияние качественного и численного состава техники на эффективность процесса заготовки сена (рассматривалась заготовка измельченного сена с досушиванием в скирдах и заготовка рассыпного сена) с целью выбора оптимального комплекса машин. Оптимальными считались комплексы, обеспечивающие минимум прямых затрат на 1т заготавливаемого сена. В статистической модели производительность рассматриваемых сеноуборочных агрегатов, необходимая для оптимизации комплекса по численному составу, находилась на основе законов распределения таких случайных величин, как скорость движения, ширина захвата, время безотказной работы, продолжительность погрузки. Такие случайные факторы внешней среды как погодно-климатические, во внимание не принимались. В связи с этим, трудно судить об эффективности рассчитанных комплексов машин, реализующих различные технологии, с точки зрения качества заготавливаемого корма, а также о степени приспособленности исследуемого процесса к конкретным условиям производства. Статистическая модель, разработанная И. А. Долговым, С. И. Большаковым и А. В. Тимофеевым [57] учитывает при исследовании технологических процессов заготовки кормов и такой случайный фактор внешней среды, как выпадение осадков в период проведения работ. Для этого авторы ввели в модель понятие вероятности благоприятной для уборки погоды. Введя в модель значение питательности скашиваемой массы и зная технологические сдвиги во времени между отдельными операциями, можно определить потери питательности скошенной массы от времени провяливания и выпадающих осадков.
Поэтапный метод оптимизации состава и режимов работы мта в технологических звеньях МПТЛ
Повышение эффективности функционирования поточных линий может быть достигнуто на основе оптимизации их состава, параметров и режимов работы. При этом в равной степени должны учитываться как экономические требования, так и требования, обусловленные законами механики для мобильных систем. При имеющемся большом разнообразии типов агрегатов, условий их функционирования, критериев эффективности, решение рассматриваемой проблемы возможно только на основе, принципов системного анализа. Системный анализ предполагает, прежде всего, возможность управления процессом оптимизации с использованием современных математических методов и вычислительной техники.
Изложенным требованиям наиболее полно отвечает разработанный на основе системного анализа поэтапный метод оптимизации состава и режимов работы агрегатов в технологических звеньях поточных линий [173].
На первом этапе осуществляется выбор агрегата для каждого входящего в поточную линию технологического звена по наиболее важному для данных условий критерию.
Затем на втором этапе, с целью разработки математической модели, определяют среднее число отказов Лк приходящихся на один работающий агрегат и среднее число восстановлений juk в единицу времени агрегата из к-то технологического звена поточной линии. При этом учитывается, что оба этих параметра являются функциями времени /. Как отмечалось ранее, изменение со временем Л{і) и ju(f) приводит к уменьшению вероятности безотказной работы поточной линии и как следствие к уменьшению безразрывности технологического процесса линии в целом. Поэтому для обеспечения высокой стабильности всего технологического процесса в линии нужно получить такой коэффициент готовности, который гарантировал бы непрерывность процесса. Для этого необходимо определить вероятность безразрывности технологического процесса и с ее учетом рассчитать состав МТА в технологических звеньях.
Случайный характер изменения внешних факторов, действующих при работе МТА, является главной особенностью условий его эксплуатации. Следовательно, при решении задач, связанных с выбором оптимальных параметров и режимов работы агрегатов в поточных линиях необходимо учитывать указанные эксплуатационные особенности. Именно с учетом этих особенностей на третьем этапе строится математическая модель работы специализированной поточной технологической линии возделывания сельскохозяйственных культур, разрабатывается математическая модель оптимизации состава МТА в технологических звеньях линии.
Получившие распространение вероятностные методы расчета состава агрегатов в поточных линиях позволяют определить мгновенные и интервальные характеристики их производительности и надежности. Однако они не учитывают динамики изменения этих характеристик за период работы линии. Поэтому для описания процессов функционирования поточной линии с учетом всех особенностей ее работы с целью получения оптимизационной математической модели необходимо применять вероятностно-аналитические методы.
На четвертом этапе строится математическая модель работы комплексной поточной линии и разрабатывается математическая модель оптимизации состава МТА в технологических звеньях такой линии.
Как отмечалось ранее, работа комплексной МПТЛ возделывания сельскохозяйственных культур, связана с дополнительными затратами времени на переходы от производства одного вида продукции к другому. Величину этого времени запаздывания необходимо учитывать при построении математической модели работы комплексной поточной линии и оптимизации режимов ее работы. При этом нужно стремиться к тому, чтобы число переходов от производства одного вида продукции к другому, обусловленных технологией работы этих линий, природно-климатическими условиями и заданными режимами работы было оптимальным. Отметим также, что величина времени запаздывания является параметром управления работой поточной линии и влияет на поточность и ритмичность ее работы, т.е. на динамику протекания в поточной линии технологического процесса.
Производительность и экономическая эффективность поточной линии существенно зависит от выбранных режимов ее работы. Однако при расчете оптимального количественного состава агрегатов в технологических звеньях поточных линий возможно нецелочисленное решение, что нереализуемо на практике. При переходе к целочисленному составу производительности отдельных технологических звеньев могут оказаться неравными между собой, то есть возникает вероятность несовпадения режимов (ритмов) работы технологических звеньев поточной линии, что приводит либо к потерям продукции, либо к простоям агрегатов. В связи с этим на пятом этапе разрабатывается комплекс моделей и методов оптимизации режимов работы поточных линий. На основе вышеизложенного поэтапного метода можно сформулировать следующую процедуру оптимизации состава, параметров и режимов работы МТА в технологических звеньях МПТЛ возделывания сельскохозяйственных культур. Шаг первый. Разрабатывается математическая модель определения вероятности безотказной работы МТА в технологических звеньях МПТЛ и математическая модель определения коэффициента готовности МПТЛ. Шаг второй. Строится математическая модель работы специализированной МПТЛ, разрабатываются методы расчета оптимального состава и оптимизации режимов работы МТА в технологических звеньях МПТЛ. Шаг третий. Разрабатывается математическая модель работы комплексной МПТЛ, разрабатываются методы расчета оптимального состава и оптимизации режимов работы МТА в технологических звеньях таких МПТЛ. Шаг четвертый. Разрабатываются математические модели изменения надежности МПТЛ в зависимости от количества запасных частей в звене технического обслуживания МПТЛ.
Оптимизация режимов работы МТА в специализированных МПТЛ на примере заготовки кормов
В МПТЛ с лимитирующим звеном обычно задают резервное опережение производительности в лимитирующем звене и предшествующих ему звеньях с целью обеспечения безразрывности технологического процесса. Резервное опережение влияет на размеры недовыполненного объема работ и потери времени от простоев МТА, что, в свою очередь, ведет к дополнительным затратам денежных средств. Таким образом, возникает проблема нахождения такого опережения, при котором обеспечивались бы наименьшие потери продукции или ее качества, связанные с тем, что продукт лежит в ожидании переработки последующим технологическим звеном линии и техника простаивает. Решение данной задачи производится аналогично решению задачи специализированных непрерывных поточных линий без лимитирующего звена. Критерием оптимальности является функция (3.83), в которой под ритмом понимают ритм лимитирующего звена Гцт, определяемый выражением: - фактическая часовая производительность лимитирующего звена; A Wpe3 - резервное опережение производительности в лимитирующем технологическом звене механизированной поточной линии.
Величину ритма лимитирующего звена определяют из выражения (3.90), а затем по формуле (3.92) находят оптимальную величину резервного опережения производительности, минимизирующую (3.83), т. е. такое резервное опережение производительности лимитирующего звена, которое обеспечивало бы безразрывность технологического процесса при минимальных затратах денежных средств.
Как отмечалось в п. 2.2, комплексные МПТЛ создаются для заготовки нескольких видов кормов и бывают двух разновидностей: комплексные непрерывные поточные линии и комплексные прерывные поточные линии. Комплексные механизированные поточные лини, как прерывные, так и непрерывные, имеют больше возможностей для маневрирования техникой, могут при изменении погодных условий переходить от заготовки одного вида корма к другому, что дает возможность сократить общие сроки проведения работ, уменьшает потери продукции и снижает затраты денежных средств за счет уменьшения простоев МТА по погодным условиям.
Состав МТА в технологических звеньях комплексных механизированных поточных линий, как прерывных, так и непрерывных, определяется в зависимости от объема работ по заготовке всех видов кормов, для которых создается комплексная линия, агротехнических сроков, условий выполнения работ, емкости хранилищ и сменной производительности МТА, из которых планируется создать линию, то есть аналогично специализированным (п. 3.3).
Ритм работы непрерывных комплексных поточных линий рассчитывают, как и для специализированных линий. Этот ритм рассчитывают единым по всем видам кормов, для заготовки которых создается комплексная поточная линия. Для комплексных прерывных поточных линий рассчитываются частные ритмы, то есть ритмы работы поточной линии при заготовке каждого из наименований кормов, для производства которых создается комплексная поточная линия [82]. В отличие от специализированных поточных линий при оптимизации режимов работы комплексных прерывных и непрерывных линий необходимо учитывать последовательность смены наименования заготавливаемого корма. Если МТА в технологических звеньях комплексной прерывной поточной линии снимаются одновременно по той или иной причине независимо от степени завершения работ по заготовке данного вида корма, то для такой смены работ по заготовке кормов характерно практическое отсутствие простоев МТА в технологических звеньях, но имеет место недовыполнение запланированного объема работ по заготовке предыдущего вида корма, то есть Если МТА комплексных поточных линий приступают к заготовке последующего вида кормов только после завершения работ по заготовке предыдущего вида корма, то практически отсутствует незавершенный объем работ, но возникают простои МТА. При таком способе работы МТА в поточной линии возможны две формы работы агрегатов комплексных прерывных и непрерывных поточных линий: последовательная и параллельная. При последовательной форме перехода к заготовке последующего вида корма отсутствует незавершенный объем работ по заготовке предыдущего вида корма, но имеют место значительные потери времени вследствие простоев МТА в технологических звеньях поточной линии. Величину этого времени для комплексной непрерывной поточной линии можно определить по выражению: В целях уменьшения потерь времени из-за простоев в комплексных прерывных и непрерывных поточных линиях при переходе от заготовки одного вида корма к другому целесообразно использовать параллельную форму работы МТА в технологических звеньях комплексной поточной линии. При параллельной форме переход от заготовки одного вида корма к другому осуществляется по мере освобождения агрегатов в технологических звеньях поточной линии при заготовке предыдущего корма. Потери времени при такой форме работы МТА в технологических звеньях комплексной непрерывной поточной линии составят:
Алгоритм расчета оптимального состава мта в технологических звеньях механизированных поточных технологических линий
Основными требованиями, предъявленными к работе МТА в технологических звеньях поточных линий, является повышение их производительности и снижение затрат денежных средств на единицу продукции. Эти требования можно наиболее полно удовлетворить только тогда, когда МТА в технологических звеньях будут работать с полной загрузкой, будут исключены простои и обеспечена согласованность и безразрывность операций во времени. Но так как работа МТА в технологических звеньях поточных линий протекает в условиях случайных внешних воздействий, то обеспечение безразрывности технологического процесса возможно только тогда, когда состав МТА рассчитан с учетом изменения статистических характеристик эксплуатационных показателей вследствие влияния на них внешних случайных воздействий.
Для того чтобы установить факт разрыва технологического процесса в поточной линии, велась статистика потерь рабочего времени во всех ее технологических звеньях. В зависимости от состава МТА в технологических звеньях поточной линии и ритмов их работы разрыв технологического процесса может быть весьма сложной функцией потерь рабочего времени в технологических звеньях, но в связи с тем, что в поточной линии все технологические звенья взаимосвязаны между собой материально-сырьевыми и энергетическими ресурсами, функция разрыва в этом случае имеет более простой вид (3.61). В этом случае разрыв технологического процесса фиксируется в тот момент, когда суммарное значение потерь времени достигает предельно допустимого времени, т.е. когда оно становится больше времени, запланированного для данного объема работ (п. 3.3), а вероятность восстановления Рв при этом становится меньше 0,55.
Вероятность безразрывности технологического процесса зависит от количества агрегатов в технологических звеньях и предопределяется коэффициентом готовности агрегатов и временем восстановления их работоспособности.
В приложении 2 представлены экспериментальные и расчетные данные по вероятности безразрывности технологического процесса. Из таблицы приложения 2 видно, что расчетные данные хорошо согласуются с экспериментальными. При этом с количественным ростом агрегатов в технологических звеньях поточной линии растет и вероятность безразрывности технологического процесса. Как правило, если в технологическое звено поточной линии входят 3...4 МТА, вероятность безразрывности технологического процесса, в частности, в технологических звеньях кошения достигает значения 0,90 ... 0,96. В технологических звеньях подбора сенажа и кошения на силос вероятность безразрывности технологического процесса при количественном составе входящих в звенья МТА от 3-х до 4-х агрегатов составляет для подборщиков Е-281С-0,85 ... 0,95.
Вероятность безразрывности технологического процесса в поточной линии с пятью и более агрегатами в составе технологических звеньев практически равна единице, т. е. технологический процесс в поточной линии при ее работе не прерывается из-за отказов МТА. Вместе с тем, такой количественный состав МТА в технологических звеньях поточной линии, несмотря на высокую вероятность безразрывности технологического процесса, не всегда оправдан, особенно в условиях Северо-Западной зоны РФ, так как затрудняется организация работы поточной линии, повышается вероятность простоев МТА и увеличиваются затраты денежных средств. Поэтому при оптимизации состава МТА в технологических звеньях поточных линий, кроме обеспечения безразрывности технологического процесса, необходимо учитывать условия работы агрегатов, передовую технологию производства работ и др.
Как видно из графиков зависимости вероятности безразрывности технологического процесса от состава МТА в технологическом звене (рисунок 5.7), с увеличением количественного состава агрегатов в технологических звеньях поточной линии вероятность безразрывности работы агрегатов и вероятность восстановления работоспособности поточной линии увеличиваются, причем для тех агрегатов, у которых коэффициент готовности больше, вероятность безразрывности с увеличением количественного состава быстрее стремится к единице и соответственно быстрее увеличивается вероятность восстановления работоспособности линии. Увеличение количественного состава агрегатов, повышая вероятность безразрывности технологического процесса, приводит к дополнительным затратам денежных средств. Поэтому, вероятность безразрывности целесообразно повышать снижением времени восстановления за счет лучшей организации технического обслуживания машин в поточной линии, в том числе их диагностирования и ремонта. Например, согласно графикам, рисунок 5.8, в технологических звеньях поточных линий с вероятностью безразрывности Рф=0,8 можно достигнуть вероятности безразрывности Pgp=0,9 только за счет уменьшения времени восстановления в 1,1 раза.
Таким образом, для получения высокой стабильности всего технологического процесса в поточной линии необходимо, чтобы состав МТА в ее технологических звеньях был таким, который обеспечивал бы в данных условиях работы агрегатов безразрывное протекание технологического процесса в течение всего периода работы агрегатов в поточной линии и выполнение заданного объема работ с минимальными затратами денежных средств.
Производительность МПТЛ определяется количеством продукции на выходе ее последнего технологического звена и зависит от количественного состава МТА в ее технологических звеньях. Если состав МТА в технологических звеньях неоптимален, то возможно снижение производительности в таких звеньях. Это снижение может привести к значительному снижению производительности в последующих технологических звеньях, и, как следствие, снижению производительности во всей поточной линии. Поэтому при проектировании поточной линии необходимо обеспечить условия, при которых производительности каждого из технологических звеньев, входящих в линию, были бы равны между собой.
Исходным материалом для получения вероятностно-статистических характеристик производительности являются данные хронометражных наблюдений за различными по составу и производительностям поточными линиями. Полученные экспериментальные данные обрабатывались по методике, описанной в п. 4.3. Результаты вероятностно-статистической обработки данных о производительности МТА в технологических звеньях поточных линий по заготовке сенажа и силоса, представлены в таблицах 5.3 и 5.4.
