Концепция эффективного использования парка машин дорожно-строительных организаций Иванов Виталий Николаевич

Содержание к диссертации

Введение

1. Проблема повышения эффективности использования парка машин дорожностроительных организаций. Анализ работ 16

1.1. Парк машин дорожно-строителыюй организации 16

1.2. Анализ влияния системы технической эксплуатации на эффективность использования парка машин 25

1.3. Анализ критериев оптимизации систем машин 38

1.4. Использование комплексных показателей в оценке работы систем машин 54

1.5. Моделирование эффективности использования парков машин в дорожно-строительном производстве 62

1.6. Концепция эффективного использования парка машин дорожно строительных организаций. Цель и задачи исследования 68

2. Технологический подход в оценке эффективности использования парка машин и механизмов 73

2.1. Позиционирование парка машин и система факторов, влияющих на его эффективность 73

2.2. Экономико-математическая модель выбора эффективных вариантов технологических решений и средств механизации 91

2.3. Пример расширенного применения разработанной экономико-математической модели 103

2.4. Влияние уровня механизации на трудоемкость и эффективность строительных работ 112

2.5. Выводы по второй главе 115

3. Оптимизация системы производственной эксплуатации парка машин 117

3.1. Экономико-математическая модель определения эффективной структуры парка машин дорожно-строителыюго предприятия с точки зрения системы производственной эксплуатации 117

3.2. Экспериментальные исследования по определению неизвестных параметров модели 129

3.2.1. Определение производительности ведущих машин 131

3.2.2. Экспериментальные исследования работы асфальтобетонного завода 152

3.2.3. Исследование работы автосамосвалов в системе «асфальтобетонный завод - автосамосвалы - объекты строительства» 155

3.3. Результаты экспериментальных исследований повышения эффективности систем дорожно-строительных машин с использованием экономико-математической модели 169

3.3.1. Пример определения эффективной структуры парка машин 169

3.3.2. Экспериментальные исследования повышения эффективности функционирования специализированных комплектов машин при возведении земляного полотна 175

3.3.3. Использование экономико-математической модели при анализе эффективности использования машин, обеспечивающих применение ресурсосберегающих технологий 182

3.4. Выводы по третьей главе 188

4. Комплексная оптимизация систем производственной и технической эксплуатации парка машин 190

4.1. Структура исследований оптимизации систем производственной и технической эксплуатации парка машин 190

4.2. Особенности экономико-математического описания систем производственной и технической эксплуатации парка машин 201

4.3. Экономико-математическая модель расчета эффективного по структуре парка дорожно-строительных машин, с учетом требований проведения технических обслуживании и ремонтов 208

4.4. Методика определения рациональной периодичности проведения технических обслуживании и ремонтов дорожно-строительных машин 219

4.5. Определение вероятностных параметров эксплуатационной производительности машин на различных интервалах наработки на примере скреперов ДЗ-11П и бульдозеров ДЗ-110В 224

4.6. Определение закономерности изменения эксплуатационной производительности и продолжительности проведения ремонтов от наработки на примере скреперов ДЗ-11П и бульдозеров ДЗ-110В 231

4.7. Определение рациональной периодичности проведения технических обслуживании и ремонтов дорожно-строительных машин на примере скреперов ДЗ-11П и бульдозеров ДЗ-110В 247

4.8. Влияние проведения профилактических воздействий на объем неплановых ремонтов машин 261

4.9. Пример расчёта эффективной структуры парка машин с учетом проведения технических обслуживании и ремонтов 266

4.10. Выводы по четвертой главе 278

5. Методика оптимизации использования парка машин дорожно-строительных организаций 280

5.1. Постановка вопроса 280

5.2. Концептуальная экономико-математическая модель и описание методики расчета эффективного варианта использования парка машин 282

5.3. Выводы по пятой главе 294

Выводы и результаты исследований 295

• Моделирование эффективности использования парков машин в дорожно-строительном производстве
• Экономико-математическая модель выбора эффективных вариантов технологических решений и средств механизации
• Экспериментальные исследования повышения эффективности функционирования специализированных комплектов машин при возведении земляного полотна
• Экономико-математическая модель расчета эффективного по структуре парка дорожно-строительных машин, с учетом требований проведения технических обслуживании и ремонтов

Введение к работе

Актуальность работы определяется ее направленностью на решение научной проблемы разработки комплексной системы научных положений эффективного использования парков машин дорожно-строительных организаций.

Основными рабочими единицами строительно-монтажных процессов являются комплекты и комплексы машин, которые составляют машинные парки дорожно-строительных организаций. Эффективность их использования зависит от многочисленных факторов. При наличии одних и тех же производственных возможностей на предприятии можно получить различные результаты в зависимости от того, насколько целесообразно сформированы комплекты и комплексы машин, определена структура парка машин, каков уровень организации строительного производства.

Продукция дорожно-строительного предприятия может быть получена с использованием различных технологий, а значит, и отличающимся друг от друга типом иколичеством машин и механизмов. Один и тот же технологический процесс может быть выполнен различными машинами, отличающимися друг от друга как принципом работы, так и техническими параметрами. В таких условиях практика строительства и теоретические исследования в области механизации строительства в настоящее время не полностью обеспечивают однозначное решение вопроса оптимизации систем машин.

Актуальной остается задача совершенствования системы выбора критериев оценки эффективности использования парка машин и их иерархии, так как необходимо оценить возможности парка машин организации в условиях различных организационно-правовых форм хозяйствования, свободы выбора видов выполняемых работ, использования различных, в том числе и ресурсосберегающих технологий, организационных решений.

Особую актуальность представляют процессы оптимизации крупных и средних по количественному составу парков, например, таких организационных структур, как «Управление».

В настоящее время недостаточно изучен вопрос влияния на эффективность использования парков машин различных процессов и методов управления. Состояние вопроса по установлению закономерностей развития отдельных параметров использования машины в ее жизненном цикле, оказывающих влияние на ее эффективность, также требует дальнейших изысканий.

Отдельные прогрессивные разработки в области повышения эффективности эксплуатации дорожно-строительных парков машин на сегодняшний день не объединены в комплексную систему научных рекомендаций и оценок.

В связи с вышеизложенным разработка концепции эффективного использования парка машин дорожно-строительных организаций является научно-технической проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение, направленной на системное устранение непроизводительных материальных, финансовых и трудовых затрат при строительстве транспортных сооружений. Исследования, нацеленные на

совершенствование системы теоретических взглядов и методов планирования эффективного использования парка машин дорожностроительных организаций, являются актуальными.

Тема диссертации связана с планом НИР по госбюджетной тематике Министерства образования и науки Российской Федерации по приоритетным направлениям научных исследований по темам 1.7.98Ф, 1.3.02Ф, 1.3.04Ф, 05.01.411 (СибАДИ), посвященным оптимизации парков машин, и соответствует пунктам 1, 2 и 4 области исследований по паспорту специальности 05.05.04.

Объект исследования - процесс управления системами машин в дорожно-строительном производстве.

Предмет исследования - закономерности процесса оптимизационного синтеза систем машин дорожно-строительных организаций.

Цель предпринимаемого исследования— разработка теоретических положений эффективного использования парка машин дорожностроительных организаций.

Реализация поставленной цели достигается решением следующих задач:

1. Установить и систематизировать факторы, оказывающие влияние на эффективность использования парка машин, провести анализ и обосновать выбор критерия оценки эффективности использования парка машин строительных организаций.

2. Разработать экономико-математическую модель выбора эффективных технологий дорожно-строительных работ, учитывающую взаимное влияние эффективности технологий, комплектов и комплексов машин, полезных дополнительных свойств и сроков эксплуатации строительной продукции.

3. Разработать экономико-математические модели расчета эффективной структуры парка машин дорожно-строительного предприятия.

4. Исследовать влияние наработки дорожно-строительных машин на эксплуатационную производительность и регламент проведения технических обслуживании и ремонтов. Создать методику анализа и прогнозирования эксплуатационной производительности машин.

5. Экспериментально апробировать и внедрить используемые методы определения параметров систем машин.

6. Разработать методику оптимизации использования парка машин дорожно-строительных организаций.

Характеристика методологической основы диссертации. Методологической базой теоретических и экспериментальных исследований является системный анализ. Моделирование используется на

различных этапах системного анализа путем создания моделей системы «парк машин» дорожно-строительных организаций в новых свободных условиях их инвестирования. Каждая используемая в работе модель имеет вид системы уравнений и неравенств. При этом в ней присутствуют начальные и граничные условия, а также численные значения используемых коэффициентов.

Важную роль в подтверждении адекватности параметров системы и подсистем играют натурные и вычислительные эксперименты. Теоретическая и экспериментальная базы работы сопровождаются примерами из работы предприятий.

В работе использовались методы: аналитический, статистический, регрессионного анализа, «сценариев», «дерево целей», «экспертных оценок», математическая логика, линейного и нелинейного программирования (Ньютона, сопряженных градиентов, ветвей и границ, Монте-Карло).

По рассматриваемой проблеме изучались научные труды и методические разработки в основном XX и XXI вв. Наиболее досконально проводился анализ работ, начиная с середины XX в.

Достоверность научных положений и выводов диссертации подтверждается:

- базированием исследований на методах системного анализа;

- научной обоснованностью использованной методики экспериментальных исследований и применением современных методов математической обработки их результатов;

- необходимым объемом экспериментальных исследований, проведенных непосредственно на объектах строительства;

- определением параметров элементов системы с вероятностью 0,90, 0,95 и 0,99;

- результатами исследований других авторов.

Научная новизна диссертационного исследования:

-проведен комплексный ретроспективный анализ системы критериев оценки эффективности использования парка машин строительных организаций. Сформирована система научных положений применения критериев оценки эффективности использования парка машин с учетом систематизированных факторов, влияющих на результативность его работы. Обоснована целесообразность использования интегрального критерия эффективности, аналитически связывающего в единую размерность частные показатели, входящие в него;

-разработана экономико-математическая модель выбора эффективных вариантов технологических решений и средств механизации, которая позволяет рассматривать выбор машин в комплексе с выбором технологии производства строительных работ, обеспечивает комплексную оценку затрат на производство работ и получаемых результатов, а также приводит их по времени; разрешает рассматривать организацию строительных работ как вероятностную систему; проводить оценку эффективности с точки зрения заказчика и подрядчика по ряду целевых функций; адекватно оценивает применение новых ресурсосберегающих технологий и машин, их реализующих, в том числе снижающих будущие эксплуатационные затраты заказчика (потребителя);

- создана экономико-математическая модель расчета эффективной структуры парка машин с точки зрения системы производственной эксплуатации, которая складывается из эффектов всех специализированных комплектов машин и эффекта от передачи машин парка в аренду. Учет возможности передачи или получения техники в аренду позволяет улучшить технико-экономические показатели эксплуатации парка машин. Модель позволяет производить одновременную оптимизацию специализированных комплектов машин (СКМ), что дает не худший результат в сравнении с последовательной оптимизацией, а в ряде случаев дает возможность

повысить эффективность использования парка машин в целом;

-разработана экономико-математическая модель расчета эффективной структуры парка дорожно-строительных машин, учитывающая требования проведения профилактических мероприятий и их воздействие на производственную эксплуатацию машин. При этом были определены закономерности изменения эксплуатационной производительности и продолжительности выполнения технических обслуживании и ремонтов (ТО и Р) на примере скреперов ДЗ-11П при выполнении операции разработки грунта от наработки, установлены закономерности изменения эксплуатационной производительности и продолжительности выполнения ремонтов бульдозеров ДЗ-НОВ при выполнении операций разравнивания и планировки грунта от наработки, определены закономерности изменения среднегодовой продолжительности неплановых ремонтов автосамосвалов марок МАЗ-5511, ЗИЛ-4505, машин для содержания дорог марок МДК-4331, МДК-133Г4, скреперов марок ДЗ-11П, МоАЗ-6007, МоАЗ-6014 от среднегодовой продолжительности плановых профилактических мероприятий, усовершенствована методика и критерий для определения значения рациональной периодичности проведения ТО и ремонтов;

- создана методика расчета эффективной структуры парка машин дорожных организаций в современных экономических условиях выполнения работ, для чего была разработана концептуальная экономико-математическая модель расчета эффективного варианта использования парка машин, которая кроме преимуществ вышеотмеченных моделей позволяет осуществлять динамичное планирование использования парка машин на долгосрочный период с учетом как новых заказов, так и работ по эксплуатации и содержанию уже возведенных объектов. Благодаря предложенным решениям во взаимоотношениях заказчика и подрядчика появляется не косвенная, а прямая экономическая мотивация в повышении качества строительства, увеличении сроков службы дорожных конструкций, эффективном

использовании производственных ресурсов (в том числе машинного парка предприятия), так как все эти параметры аналитически связаны в разработанной модели. В качестве переменных в модели выступают величины количества машин каждого функционального назначения, типоразмера на всех строящихся и эксплуатируемых объектах, по всем имеющимся технологическим операциям.

Практическая ценность работы:

-разработано математическое и программное обеспечение для автоматизированного выбора технологии производства строительных работ и рациональной структуры парка машин, создана программа расчёта математической модели оптимизации структуры и состава парка ДСМ с учётом проведения профилактических мероприятий;

-составлена программа определения весовых коэффициентов частных показателей в комплексном критерии эффективности использования парка машин, в которой используется метод условного показателя;

- определены доверительные границы математического ожидания эксплуатационной производительности некоторых асфальтобетонных заводов, асфальтоукладчиков, ремиксеров, скреперов, бульдозеров с вероятностью 0,90 и 0,95 (для скреперов и бульдозеров на различных интервалах наработки), установлены закономерности изменения эксплуатационной производительности и продолжительности ТО и Р от наработки;

- определена среднегодовая продолжительность неплановых ремонтов автосамосвалов МАЗ-5511, ЗИЛ-4505, машин для содержания дорог марок МДК- 4331, МДК-133 Г 4, скреперов марок ДЗ-11П, МоАЗ-6007, МоАЗ-6014 в зависимости от среднегодовой продолжительности плановых профилактических мероприятий для некоторых условий эксплуатации;

-усовершенствована методика определения значения рациональной периодичности проведения ТО и ремонтов;

-усовершенствована методика и модели оптимизации структуры и состава парка ДСМ. Доказано, что в результате этого эффективность от использования техники может увеличиваться до 46,3 - 54,2 %.

Внедрение результатов осуществлялось в муниципальном предприятии ДРСУ-2 Управления дорожного хозяйства и благоустройства г. Омска и Управлении механизации (ОГУП) «Омскавтодор», СМУ-6

«Омскнефтепроводстрой», на базе ремонтно-строительного управления «Коммунремстрой» на промышленных предприятиях г. Омска, таких как ОАО «Сибнефть-Омский НПЗ», ОАО «Омский каучук», МУП «Водоканал».

Апробация работы. Основные научные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции «Город и транспорт» (г. Омск, 1996), 57-й научно-технической конференции СибАДИ (г. Омск, 1997), II Международной научно-технической конференции «Автомобильные дороги Сибири» (г. Омск, 1998), 59-й научно-технической конференции СибАДИ (г. Омск, 1999), 54-й Международной научно-технической конференции молодых ученых (аспирантов, докторантов) и студентов (СПбГАСУ, г. Санкт-Петербург, 2000), 57-й научно-технической конференции НГАСУ (г. Новосибирск, 2000), Международной научной конференции, посвященной 70-летию образования Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии «Современные проблемы транспортного строительства, автомобилизации и высокоинтеллектуальные научно-педагогические технологии» (г. Омск, 2000), 1-м Центрально-азиатском геотехническом симпозиуме «Геотехнические проблемы строительства, архитектуры и геоэкологии на рубеже XXI века» (г. Астана, 2000), научно-технической конференции «Повышение эффективности использования средств механизации при строительстве автомобильных дорог». СибАДИ, Омскавтодор, Омский СоюздорНИИ (г. Омск, 2000), выставке «Автотранссервис» и «Промтрансэкспо» (г. Омск, 2000), 58-й научно-технической конференции

НГАСУ (г.Новосибирск, 2001), Международной научно-практической конференции «Проблемы автомобильных дорог России и Казахстана» (г. Омск, 2001), 59-й научно-технической конференции НГАСУ (г. Новосибирск, 2002), I Российско-Германской конференции «Проблемы безопасности дорожного движения» (г. Омск, 2002), II Российско-Украинском симпозиуме «Новые информационные технологии в решении проблем производства, строительства, коммунального хозяйства, экологии, образования, управления и права» (г. Пенза, 2002), Международной научно-практической конференции «Дорожно-транспортный комплекс, экономика, экология, строительство и архитектура» (г. Омск, 2003), 43-й Международной научно-практической конференции Ассоциации автомобильных инженеров «Проблемы создания и эксплуатации автомобилей, специальных и технологических машин в условиях Сибири и Крайнего Севера» (г. Омск, 2003), 2-м научно-практическом семинаре «Новые технологии в дорожной отрасли» (г. Омск, 2003), Международной научно-практической конференции «Автомобильные дороги и транспортные машины: проблемы и перспективы развития» (г. Алматы, 2004), Международной научно-практической конференции «Дорожно-транспортный комплекс как основа рационального природопользования» (г. Омск, 2004), 3-м научно-практическом семинаре «Современные методы проектирования строительства, ремонта и содержания дорог и мостов в сложных природных условиях» (г. Омск, 2004).

По теме диссертации имеется 56 публикаций, в том числе 1 монография (в соавторстве с научным консультантом), 15 научных статей в журналах «Известия вузов. Строительство», «Механизация строительства», «Строительные и дорожные машины», «Строительные материалы», имеется авторство по 1 патенту и 1 полезной модели, 6 отчетов НИР по госбюджетной тематике Министерства образования и науки Российской Федерации.

На защиту выносятся:

- система научных положений выбора и использования критерия оценки эффективности применения парка машин;

-экономико-математическая модель выбора эффективных вариантов технологических решений и средств механизации;

-экономико-математическая модель расчета эффективной структуры парка машин с точки зрения системы производственной эксплуатации;

-экономико-математическая модель расчета эффективной структуры парка дорожно-строительных машин, учитывающая требования проведения профилактических мероприятий и их воздействие на производственную эксплуатацию машин;

- методика расчета эффективной структуры парка машин дорожных организаций в современных экономических условиях выполнения работ;

- концептуальная экономико-математическая модель расчета эффективного варианта использования парка машин;

-результаты теоретических и экспериментальных исследований закономерности изменения рабочих параметров машин, нашедшие отражение в рубрике «научная новизна диссертационного исследования».

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов и результатов исследований, библиографического списка литературы из 310 источников и трех приложений.

Объем диссертации составляет 333 страницы основного текста, 48 таблиц, 16 рисунков, а также 66 страниц приложений, содержащих дополнительные данные экспериментальных исследований и 13 актов внедрения.

Диссертационная работа выполнена на кафедре «Эксплуатация дорожных машин» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии.

Моделирование эффективности использования парков машин в дорожно-строительном производстве

Выбор значения периодичности определяется при помощи различных подходов. Различные подходы к определению рационального и оптимального значений периодичности ТО и ремонтов характеризуются использованием различных критериев, среди которых следует выделить: предельное значение технического состояния машин и закономерности изменения параметров, допустимый уровень вероятности безотказной работы, производительность, минимум удельных приведенных или общих приведенных затрат [144, 222]. Наиболее широко в настоящее время развиваются технико-экономические методы определения периодичности обслуживания.

В работе [306] рассматривается оптимизация периодичности путем снижения темпа изнашивания, обеспечения требуемого уровня вероятности безотказной работы между обслуживаниями, эффективного использования эксплуатационных материалов. Оптимальная периодичность увязывается с затратами на ТО и запасные части и уровнем надежности. При разработке системы ТО основное внимание уделяется типам систем машин, которые делятся на основные, параллельно-вспомогательные, последовательно-вспомогательные и резервированные.

Метод оптимизации периодичности ТО на основе анализа функции стоимости обслуживания, предложенный Б.С. Ивановым [80], основывается на статистическом моделировании технического состояния машины с применением детерминированного метода Кифера-Джонсона.

СЕ. Канторер [116], Р.Н. Колегаев [128], Р. М. Петухов [210] рассматривают нахождение рациональной периодичности проведения ремонтов с учетом срока службы машины на основании анализа экономических факторов эксплуатации.

Рассматривая методы оптимизации периодичности ТО на примере эксплуатации автомобилей, Е.С. Кузнецов [144] выделяет следующие: метод, основанный на закономерностях изменения параметров технического состояния; метод оптимизации периодичности по характеру изменения внешних параметров детали или узла; метод оптимизации периодичности по назначенному уровню безотказности; метод аналогий и уточнений; технико-экономический и экономико-вероятностной методы. Для этих методов приводятся области рационального использования, исходя из условий эксплуатации, организации и типа производства.

Использование технико-экономического метода при оптимизации ТО в работах С.К. Полянского основывается на экономической оценке машины в целом в процессе эксплуатации [222]. Большое значение имеет исследование места и роли диагностирования в процессе ТО и ремонта и разработка теоретических предпосылок к переходу от планово-предупредительной системы к системе ТО и ремонта по техническому состоянию.

Д.П. Волков и С.Н. Николаев [45] предлагают при определении периодичности ТО и ремонта учитывать влияние условий работы и других факторов с помощью поправочных коэффициентов, отражающих природно-климатические условия, категории видов работ, отличие новых капитально отремонтированных машин.

Рассматривая методы определения оптимальной межконтрольной наработки, Р.А. Макаров классифицирует их по принятым методам прогнозирования остаточного ресурса: по заданной вероятности безотказной работы, по частной реализации диагностического параметра, по совокупности экономико-вероятностных параметров.

Экономико-вероятностный метод прогнозирования остаточного ресурса по совокупности реализации диагностического параметра, разработанный В.М. Михлиным [172], заключается в оптимизации периодичностей технического диагностирования по критерию минимума суммарных удельных затрат на ТО, ремонт и диагностирование, что позволяет решать задачи оптимизации периодичности ТО и ремонта совместно с оптимизацией диагностирования на базе общего критерия. В результате анализа методов, можно сказать, что критерии определения рациональной периодичности проведения профилактических мероприятий в большей степени связаны с затратами на проведение ТО и ремонтов. С точки зрения автора данной работы, такой подход не учитывает некоторые важные аспекты эксплуатации машин парка. Для согласованной работы систем технической и производственной эксплуатации необходим такой критерий, который бы учитывал не только затраты на проведение ТО, ремонтов и диагностики, но и вклад в прибыль, который может внести машина относительно другой техники с учетом безотказности ее работы. Вклад машины в общий результат работы парка должен являться одним из определяющих факторов в определении приоритетности выделения ресурсов систем технической и производственной эксплуатации. При таком подходе корректирование периодичности в заданных интервалах будет ориентировано не только на снижение затрат при проведении ТО и ремонтов, но и на повышение эффективности при использовании парка машин.

Недостатком проанализированных методов является и то, что при корректировании периодичности ТО и ремонтов на этапе планирования проведения профилактических мероприятий обычно не учитывают, как будут загружены ремонтные средства в течение рассматриваемого периода времени. Это необходимо, поскольку поток требований в единичный промежуток времени может превышать количество заявок, которые могут обслужить ремонтные средства, т. е. количество заявок на ТО и ремонты не должно превышать количества, назначенного в соответствии с мощностью ремонтных средств.

Условие нормальной работы без перегрузки ремонтных средств использовалось при планировании проведения ТО и ремонтов в работах О.А. Бардышева, Ф.Ю. Керимова, A.M. Ратнера и др. [189, 306]. Анализируя вышеприведённые работы, необходимо отметить, что при планировании загрузки ремонтных средств в единичный интервал времени необходимо управлять очерёдностью поступления заявок в систему ремонта. Потоком заявок, поступающих в систему ремонта, можно управлять путём корректирования периодичности проведения ТО и ремонта. С одной стороны, необходимо, чтобы эксплуатировался наиболее эффективный по структуре и составу парк дорожно-строительных машин, с другой стороны, необходимо, чтобы система ремонта в течение единичного промежутка времени не была перегружена. Регулирование степени загрузки системы ремонта путём корректирования периодичности ТО и ремонтов должно быть направлено в сторону повышения эффективности от использования парка машин. Такой подход позволит более эффективной технике большее количество времени находиться в эксплуатации.

Экономико-математическая модель выбора эффективных вариантов технологических решений и средств механизации

К настоящему времени исследовано огромное количество типов систем в области дорожного строительства. Сюда можно отнести работы, рассматривающие в качестве системы одну машину [1,22,33,34, 109, 111, 126, 132, 179,215,237,271,300 и др.] или узлы такой машины, например сменное оборудование, как это делается в работах [19, 53, 138 и др.]. Рассматривался вопрос оптимизации календарного плана в строительном производстве [17, 24, 259, 276, 282 и др.]. Существуют исследования эффективности инвестиций в целом по отрасли [12,42,225,230 и др.], предприятию [6,7,47,57,79,168,169,221 и др.] и по отдельному проекту [30,35,52,171,241,287,292 и др.]. Проводилось моделирование рабочих процессов эксплуатации машин [176, 274], исследовалось качество производства работ [60]. Большое количество работ [37,41,65, 138- 141, 185, 192, 209, 267, 289 и др.] посвящено эффективности таких систем, как комплекты и комплексы машин. В работах [3,32,117,118,138,153-155,159,177, 186,229,260,291] рассматривается моделирование эффективности и такой системы, как парк машин дорожно-строительной организации.

Рассмотрим последние работы, как представляющие наибольший интерес. Одну из первых экономико-математических моделей оптимизации парка дорожно-строительных машин опубликовал в 1959 году Л.В.Канторович [118]. Оптимизация осуществлялась по сроку выполнения строительно-монтажных работ. Целевые функции, основанные на себестоимости работ, присутствовали в моделях С.Я. Луцкого [153], П.П. Нефедова [177], А.С. Пурцеладзе [229]. Работы СЕ. Канторера [117], С.Я. Луцкого [154], А.С. Мензуренко [159] основываются на приведенных затратах. В работе [138] профессором Е.М. Кудрявцевым очень скрупулезно рассмотрены вопросы оптимизации парка строительных и дорожных машин. Здесь приводятся как методологические основы, так и алгоритм оптимизации парка. Рассматриваются два способа оптимизации на основе методов Фогеля и дефекта. Математическая модель оптимизации парка машин в этом труде имеет следующий вид: где у.. — удельные приведенные затраты /-го типоразмера машин на -м объекте; Хц объем работ, выполняемый Л,-м типоразмером машин на В,-м объекте; Q. - объем работ AJO типоразмера машин.

Вот каким образом Е.М. Кудрявцев описывает метод Фогеля. Метод является приближенным. Он дает решение, близкое к оптимальному. Данный метод использует концепцию штрафов за отказ от применения более экономичных типоразмеров машин. Для каждого типоразмера машин вычисляется минимальный штраф за отказ использовать его на наиболее выгодном объекте. Затем среди вычисленных значений минимальных штрафов определяется больший и выбираются соответствующий этому значению типоразмер машины и объект его работы. Наиболее эффективному типоразмеру машины выделяется (назначается) максимально допустимый объем работ. Смысл такого распределения заключается в том, что оно позволяет избежать наибольшего из минимальных значений штрафа.

Если годовая выработка выбранного типоразмера машин исчерпана, то этот типоразмер машин исключается из дальнейшего рассмотрения, аналогично исключается и объект, на котором выполнен годовой объем работ. Данная процедура повторяется до тех пор, пока не будут выполнены все объемы работ на всех объектах. Штраф для каждого типоразмера машин или объекта равен разности между двумя минимальными стоимостями.

Метод дефекта представляет собой транспортную задачу в сетевой форме. В этом случае сеть представляет собой связанное множество узлов и дуг. Каждая дуга сети характеризуется тремя параметрами: минимальным значением потока ресурсов (нижней границей потока ресурсов), который может протекать по дуге; пропускной способностью потока ресурсов (верхняя граница потока ресурсов), которая показывает, какой максимальный поток можно пропустить по дуге; стоимостью прохождения единицы ресурса потока по данной дуге.

Поток ресурсов по каждой дуге в этой задаче представляет собой объем работ, выполняемый каждой машиной на каждом объекте. Поток ресурсов является изменяемой величиной, и цель оптимизации заключается в таком распределении потоков по дугам, чтобы стоимость прохождения этих потоков была минимальна. Применительно к задаче оптимизации парка машин цель оптимизации заключается в минимизации суммарных приведенных затрат за счет оптимального распределения объемов работ по каждому типоразмеру машин.

Анализ литературных источников показал, что, во-первых, на настоящий момент методику оценки эффективности 1977 г. (критерий приведенных затрат) дважды последовательно сменяли новые методики.

Во-вторых, автор рассматривает отдельно вопросы оптимизации парка машин и комплектов машин, составленных только из техники данного парка, что исключает аренду машин для выполнения поставленной задачи, т.е. при оптимизации не рассматриваются вопросы арендных операций по технике. Не полностью раскрыты взаимосвязи систем производственной и технической эксплуатации.

В источнике [139] предлагается эксплуатацию собственного парка машин организации описывать методами теории массового обслуживания. В системе массового обслуживания считается, что заявки поступают в систему случайным образом. Использование данного метода можно считать верным на момент анализа системы «парк машин» (взаимодействие машин в комплектах на этом этапе во многом носит случайный характер). Но метод во многом умоляет возможности оперативного управления (особенно функций контроля и регулирования) работы машин и сложен в практическом применении. Ниже описана модель расчета рациональной структуры парка машин строительной организации В.Н. Шафранского [291].

Экспериментальные исследования повышения эффективности функционирования специализированных комплектов машин при возведении земляного полотна

Анализ источников, посвященных вопросам повышения эффективности использования парков машин дорожно-строительных организаций, позволил сделать вывод, что в данной теме есть вопросы, которые необходимо изучить более глубоко и подробно во взаимосвязи друг с другом.

Требуется дальнейшее совершенствование методики определения эффективного использования парка машин. Проведенный в данной главе анализ существующего положения в изучаемом вопросе показывает, что к настоящему времени есть еще не реализованные возможности в использовании математического моделирования парка машин. Критерии, применявшиеся в работах по данной тематике, к настоящему времени в большинстве своем требуют пересмотра с точки зрения сегодняшней макроэкономической среды функционирования дорожно-строительных организаций.

В силу специфичности рассматриваемых систем производственной и технической эксплуатации парков машин, перед каждой из них устанавливались индивидуальные критерии, не всегда способствующие эффективному функционированию предприятия в целом.

К настоящему времени есть еще не реализованные возможности в использовании математического моделирования для совершенствования технологических решений. В достаточной степени не решены вопросы по адекватной оценке техники в новых ресурсосберегающих технологиях.

Использование в работах по оптимизации парка машин детерминированных значений таких показателей, как эксплуатационная производительность, также считается недостатком. Такие показатели являются на самом деле стохастическими величинами, изменяющимися по определенным законам.

Научные исследования, стратегически направленные на комплексное рассмотрение систем технической и производственной эксплуатации парков машин требуют своего развития. Необходимо совершенствование математических моделей повышения эффективности использования парка машин, учитывающих равномерную загрузку ремонтных средств производственно-ремонтной базы в единичный интервал времени. Определение рационального значения периодичности проведения плановых ТО и ремонтов проводилось в основном без учета требований системы производственной эксплуатации с применением критериев, не учитывающих упущенную выгоду, связанную с падением эксплуатационной производительности машин с увеличением наработки. Недостаточно проведены исследования влияния количества часов плановых профилактических мероприятий на объём неплановых ремонтов в процессе эксплуатации парка дорожно-строительных машин.

При расчёте эффективного по структуре парка дорожно-строительных машин в большинстве проанализированных моделей отсутствует привязка результатов расчёта к календарному времени выполнения работ.

Требуется увязать вопросы качества строительства, обеспечиваемого средствами механизации, с эффективностью и сроками последующей эксплуатации дорожных конструкций. Сделать это можно объединив рассмотрение таких параметров, как тарифы, затраты, нормативные и расчетные (фактические) сроки эксплуатации объектов до капитального ремонта, эффективность на всем протяжении инвестиционного цикла.

Парк машин как средство производства представляет собой лишь часть производственных ресурсов, которые, как известно, обладают свойствами взаимного частичного дополнения, замещения и перераспределения. Это обязывает при оптимизации рассматривать эффективность парка машин дорожно-строительных организаций как составляющую эффективности производственной программы предприятия, где учитывались бы и иные экономические издержки (трудовые и материальные ресурсы, накладные расходы и прочие затраты). Соблюдая вышеприведенные требования, необходимо провести рациональные выбор и распределение машин парка с точки зрения организационно-технологического обеспечения производственной программы предприятия по строящимся и обслуживаемым объектам, по всем технологическим операциям.

Таким образом, в настоящий момент времени комплексная система теоретических положений эффективного использования парков дорожностроительных машин не полностью сформирована. Учитывая выше изложенное, целью настоящего исследования является разработка теоретических положений эффективного использования парка машин дорожно-строительных организаций.

Концепция эффективного использования парка машин дорожностроительных организаций будет представлена как: в общем контексте эффективности производства работ дорожно-строительной организации, во-первых, синтез машин в комплекты и комплексы должен базироваться на максимальном использовании потенциальных возможностей машин, их образующих, учитывая при этом, что эксплуатационная производительность дорожно-строительных машин, объединенных в комплекты, зависит от физико-механических свойств обрабатываемой среды, режимов работы средств механизации, технического состояния, сменного объема работ, уровня организации работ и уровня оптимального сочетания производительности машин, составляющих комплект; во-вторых, синтез машин в комплекты и комплексы должен осуществляться параллельно с решением вопросов выбора технологии строительства элементов дороги, средств механизации (с учетом возможности аренды техники), обеспечения качества выполняемых работ, сроков строительства транспортного сооружения; в-третьих, управление эффективностью использования парка машин долэ/сно основываться на комплексном подходе к техническим, технологическим, экономическим и структурным преобразованиям, учитывающем синергети-ческий эффект в системе. Рассмотрение групп поставленных в данной главе вопросов последовательно раскрывается в работе в соответствии со структурной схемой проведения исследований (рис. 1.10).

Экономико-математическая модель расчета эффективного по структуре парка дорожно-строительных машин, с учетом требований проведения технических обслуживании и ремонтов

Каждая строительная организация на строительный период имеет некоторый перечень строительно-монтажных работ. Их объемы на отдельных участках невелики, разнотипны, а сами объекты рассредоточены. В этом случае очень важно установить приоритетность их выполнения.

Задача по оптимизации СКМ усложняется для выполнения работ в городских условиях, когда накладывается ряд дополнительных ограничений, оказывающих влияние на надежность организационной системы и результаты работы СКМ. Так, работа автомобильного транспорта по доставке материалов существенно отличается от работы на загородных дорогах. Часто наблюдается стесненность на строительных участках, необходимость выполнения большого количества дополнительных работ.

Существует целый ряд факторов, которые, мотивируя или стимулируя, оказывают влияние на управленческие решения в области установления приоритетности выполнения работ [203]. Один из таких факторов-изменение сроков строительства, которое достигается увеличением или уменьшением темпа строительства, а значит, и концентрации средств механизации на объекте. Более быстрое выполнение дорожно-строительных работ на заданном объеме по отношению к их продолжительности, регламентируемой договором, позволяет в сэкономленное время СКМ производить продукцию на новых объектах, а значит, и получать дополнительный доход. Сокращение сроков строительства приводит к снижению значения коэффициента дисконтирования. Однако затраты, связанные с эксплуатацией машин, приведенные к единице продукции, на некотором этапе сокращения сроков строительства начинают не уменьшаться, а возрастать из-за отрицательного влияния различных факторов, в том числе из-за изменения условий выполнения работ (производство работ в стесненных условиях) и повышения затрат на перебазировку техники. Поэтому необходимо оптимизировать реальные сроки проведения работ по объектам, т.е. установить приоритетность их выполнения. Это дает возможность получить значительный (иногда десятки процентов) рост эффективности.

Два различных объема дорожно-строительных работ организация может выполнить в различной очередности: последовательно, параллельно частично или полностью. При этом работы могут выполняться частями или полностью. Каждый из таких вариантов имеет свою эффективность. В качестве примера можно рассмотреть следующую ситуацию.

Для выполнения двух объемов работ по строительству асфальтобетонных слоев (V\=\5 000 м ; 2=150 000 м ) был сформирован механизированный СКМ, в который вошли асфальтоукладчик ДС-404Б, катки ДУ-48 и ДУ-49, автосамосвалы ЗиЛ-ММЗ-45085, взятые в количестве, необходимом для обеспечения производительности ДС-404Б. Толщина укладываемого слоя, средняя дальность возки и прочие параметры были едиными для рассматриваемых объемов работ.

В результате эффективность варианта, когда первым выполнялся наименьший объем, а последним- наибольший (при условии оплаты по факту завершения каждого из объемов), всегда оказывалась выше. Причем если при норме дисконта =0,6 разница эффекта (чистого дисконтированного дохода) составляла 0,1 %, то при =1,8 уже 0,2%. В такой капиталоемкой отрасли, как дорожное строительство, это достаточно большие финансовые суммы. В рассматриваемом примере разница составляла тысячи и десятки тысяч рублей.

В случае последовательного выполнения работ рационально также выполнять вперед меньший объем. При этом наибольший эффект достигается, когда один из объектов в два раза меньше по объему другого (при равенстве прочих условий). Эффект отсутствует при равенстве объемов выполняемых работ на объектах (при равенстве прочих условий).

Эффективность параллельного и последовательного производства работ может также сильно разниться. Причем получаемый эффект может увеличиваться и уменьшаться в зависимости от изменения различных факторов, например дальности транспортирования асфальтобетонной смеси.

Необходимо устанавливать приоритеты в области принятия положительных и отрицательных решений по приему заказов. Особенно это важно в случае избыточности потенциальных объемов строительно-монтажных работ. Планируемые эффекты в данном случае легко просчитываются и сравниваются. Для установления приоритетов выбора заказов необходимо использовать аппарат бизнес-планирования, который позволит оценить относительную и абсолютную эффективность проектов.

До сих пор рассматривались внутренние, мотивирующие организацию факторы, однако есть и иные. К ним можно отнести стимулирующие факторы, заставляющие руководителей принять решения по приоритетности выполнения объемов дорожных работ.

В случае нехватки машин для выполнения плановых объемов работ организации приходится арендовать технику на договорных временных условиях. Это потребует пересмотра темпов строительства на объектах и приоритетности выполнения работ.

Иногда начало и конец строительства могут быть заданы в виде неизменных условий. Парк машин организации может оказаться малым, чтобы сохранить или сократить сроки строительства (риск невыполнения работ в заданный договором срок). Эти и некоторые другие факторы заставляют менеджеров организации изменять степень приоритетности отдельных видов работ.

Окончательное решение по приоритетности выполнения «портфеля заказов» может быть принято лишь с учетом всех факторов, оказывающих на него влияние [86].

Для повышения эффективности использования парка машин необходимо решать вопросы увеличения его мобильности [105], создавать и реализовывать программу его развития [88].

Повышение эффективности системы машин может достигаться и комплексной оптимизацией структуры парка, проведения ТО и ремонтов [94 - 97, 90], как это показано в четвертой главе данной работы.