Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ существующей теории планирования работы одноковшового экскаватора на практике и в науке 13
1.1 Анализ планирования работы одноковшовых экскаваторов на практике в организациях и предприятиях 13
1.2 Исследование состояния вопроса в научных работах 16
1.3 Цели и задачи исследования 49
Выводы по первой главе 51
ГЛАВА 2. Научные основы описания функционирования систем «экскаватор - автомобили» 52
2.1 Обоснование применения системного подхода в исследованиях.. 52
2.2 Краткая классификация систем, в которых функционирует одно ковшовый экскаватор 56
2.3 Рабочий процесс одноковшового экскаватора как система с дискретным состоянием 67
Выводы по второй главе 76
ГЛАВА 3. Исследование влияния технико-эксплуатационных параметров на работу систем ... 77
3.1 Методика проведения анализа производительности системы «экскаватор-автомобиль» 77
3.2 Исследование влияния технико-эксплуатационных показателей работы автомобиля на работу системы «экскаватор-автомобиль» 83
3.2.1 Исследование влияния продолжительности работы системы на выработку системы «экскаватор-автомобиль» 85
3.2.2 Исследование влияния технической скорости движения автотранспортного средства на выработку системы «экскаватор-автомобиль» 87
3.2.3 Исследование влияния времени погрузки-разгрузки автотранспортного средства на выработку системы «экскаватор- автомобиль» 89
3.2.4 Исследование влияния фактической загрузки автотранспортного средства на выработку системы «экскаватор - автомобиль» 91
3.2.5 Модель описания функционирования системы «экскаватор - автомобиль» 101
3.3 Методика проведения анализа производительности системы «экскаватор - автотранспортные средства» 105
3.4 Исследование влияния технико-эксплуатационных показателей работы автомобилей на работу системы «экскаватор - автотранспортные средства» 108
3.4.1 Исследование влияния продолжительности работы системы на выработку системы «экскаватор - автотранспортные средства» 110
3.4.2 Исследование влияния технической скорости движения автотранспортного средства на выработку системы «экскаватор - автотранспортные средства» 122
3.4.3 Исследование влияния времени погрузки-разгрузки автомобиля на выработку системы «экскаватор - автотранспортные средства» 129
3.4.4 Исследование влияния фактической загрузки автотранспортного средства на выработку системы «экскаватор - автотранспортные средства» 139
3.4.5 Модель описания функционирования системы «экскаватор -автотранспортные средства» 156
3.5 Экспериментальная проверка 163
Выводы по третьей главе 178
Основные результаты и выводы 180
Список использованных источников 182
Приложения 193
- Анализ планирования работы одноковшовых экскаваторов на практике в организациях и предприятиях
- Рабочий процесс одноковшового экскаватора как система с дискретным состоянием
- Исследование влияния технико-эксплуатационных показателей работы автомобиля на работу системы «экскаватор-автомобиль»
- Исследование влияния фактической загрузки автотранспортного средства на выработку системы «экскаватор - автомобиль»
Введение к работе
В современных экономических условиях финансовая деятельность предприятий дорожного и промышленно-гражданского строительства, добывающей и перерабатывающей промышленности зависит от выполнения договорных обязательств, себестоимости продукции и рентабельности производства. Резервы снижения затрат на производство и проведение вспомогательных работ зависят от того, насколько эффективно используется каждая единица техники в каждую смену.
Эксплуатационная производительность одноковшового экскаватора является одним из критериев оценки эффективности функционирования парка машин [111].
Проведенные исследования показали, что имеющиеся в настоящее время формулы для определения выработки одноковшового экскаватора созданные в 40-60-е годы приемлемы, лишь для случаев разработки грунта в отвал. Для систем функционирования экскаватора совместно с автотранспортными средствами [101, 108, 109, ПО, 111, ИЗ, 114] математическая модель определения эксплуатационной производительности одноковшового экскаватора соответствует частному случаю, когда автомобили поступают на обслуживание непрерывно, т.е. интервал подачи машин равен времени, затрачиваемого на погрузку автомобиля.
Попытки применения ранее созданного математического аппарата для планирования работы совокупности «экскаватор - автомобиль» или «экскаватор - автомобили» не позволили получить адекватный практике результат, а в большинстве случаев такой подход сопровождается большими ошибками как в расчетах потребности в материальных ресурсах, так и в экономической сфере. Выявленные несоответствия теории и практики послужили тому, что многие ученые попытались использовать для описания и планирования классический аппарат теории вероятности. Однако практическое использование этого аппарата связано с большими
трудностями, т.к. он создавался для других отраслей знаний. Поэтому результаты применения для планирования совокупности «экскаватор -автомобили» либо не позволяют получить приемлемый для практики вариант, либо вообще дают ответ на возможную величину вероятности отклонения, тогда как для практики требуется ответ в конкретных величинах и в данный момент. Таким образом, как показали предварительные исследования, на сегодня отсутствует описание совместного функционирования экскаваторов и автомобилей, которое имеет широкое распространение в практической деятельности.
Для высокой точности планирования работ требуется правильно понимать протекающие процессы в рассматриваемых системах, разработать модели, которые дают возможность с высокой точностью рассчитать потребность в технике, людях и ресурсах, а также затраты на производство работ на стадии заключения договоров.
Актуальность работы. В настоящее время отсутствует математический аппарат, описывающий взаимодействие одноковшового экскаватора и автотранспортных средств, как систему взаимосвязанных элементов, с позиций дискретности процесса доставки грунта потребителю, что приводит к значительным просчетам, как в оперативном планировании, так и в организации работ. Это влечет за собой нерациональное планирование материальных ресурсов, неэффективное использование экскаваторов и транспортных средств, невыполнение объемов работ, необоснованное формирование договорных цен.
Рассматриваемые системы «экскаватор - автомобиль» и «экскаватор -автотранспортные средства», применяемые в дорожном и промышленно-гражданском строительстве, в добывающей и перерабатывающей промышленности, являются в большинстве случаев вспомогательным процессом какого-либо производства и отражаются в себестоимости продукции.
В новых экономических условиях значительное внимание уделяется развитию малых предприятий, работающих в условиях ограниченных ресурсов, в которых имеется незначительное количество технических средств. Поэтому планирование и учет работы каждой единицы техники для них весьма актуально. Зачастую в таких предприятиях формирование комплекта машин происходит без предварительных расчетов с учетом финансовых возможностей предприятия на данный момент времени, не учитывается, в каких системах будет работать техника и на сколько эффективно будет их взаимодействие.
Как правило, такие системы не являются системами массового обслуживания и служат целям одного или нескольких предприятий. Очевидно, что модели функционирования одноковшового экскаватора с позиции теории систем массового обслуживания здесь не приемлемы, а рассматриваемые частные случаи [101] не адекватны реально существующим системам функционирования одноковшового экскаватора и автотранспортных средств.
Теоретическая и практическая значимость представленной работы, её актуальность и недостаточная разработанность определили выбор темы и круг исследуемых вопросов.
Объект исследования - системы, состоящие из одноковшового экскаватора и автотранспортных средств при доставке грунта потребителю.
Дополнительно к общим исследованиям натурные наблюдения проводились в ООО Карьер «Николаевский», в 000 «Перевозчик» (000 «Карьер Кирпичного завода № 1»), в 000 «Транспортные технологии», в 000 «Карьер Ыджиёль», республика Коми (отсыпка песко-гравийной подушки при сооружении площадки под оборудование компрессорной станции ОАО «Севергазпром» в пос. Вуктыл, республика Коми).
Предмет исследования - закономерности влияния ТЭП автомобилей на выработку систем «экскаватор - автомобиль» и «экскаватор -автомобили», теоретические положения науки «Землеройно-транспортные машины», эксплуатация и организация земляных работ, организация перевозок массовых навалочных грузов.
Цели и задачи исследования.
Цель: на основе системного подхода и дискретности процесса доставки груза потребителю разработать модели описания функционирования систем «экскаватор - автомобили» для повышения точности планирования работы систем в составе одного экскаватора и одного или нескольких транспортных средств.
Для достижения поставленной цели необходимо решить последовательно увязанные задачи:
рассмотреть совместное функционирование одноковшового экскаватора и автотранспортных средств с позиций системного подхода;
разработать классификацию систем функционирования экскаваторов и автотранспортных средств;
исследовать процесс функционирования систем «экскаватор автомобили» с позиций теории исследования операций;
установить закономерности влияния технико-эксплуатационных показателей работы автомобилей на выработку систем и экскаватора в частности;
разработать модели функционирования систем «экскаватор автомобиль» и «экскаватор - автомобили»;
разработать методику расчета выработки систем «экскаватор -автомобили»;
провести экспериментальную проверку адекватности разработанных моделей практике.
Методологической основой диссертационной работы послужили теоретические положения науки «Землеройные машины», системный подход, основные положения теории исследования операций.
Научная новизна:
процесс функционирования одноковшового экскаватора при взаимодействии с автомобилями рассматривается с позиций системного подхода, чего ранее в работах не учитывалось;
разработана классификация систем, в которых определяющим элементом является одноковшовый экскаватор;
производительность экскаватора определяет время погрузки автомобиля, но в конечном итоге его производительность, выраженная в количестве грунта, равна производительности автомобилей и в целом производительности системы, в которой осуществляется копание, перевозка и разгрузка в пункте назначения;
установлены закономерности влияния изменения технико-эксплуатационных показателей работы автомобилей и экскаватора на функционирование систем «экскаватор - автомобили»;
установлено, что система «экскаватор - автомобили» переходит из состояния в состояние под воздействием доставки порции грунта, а так как каждую порцию можно перечислить, пронумеровать, то с позиций теории исследования операций процесс функционирования системы является дискретным;
разработаны модели функционирования систем «экскаватор автомобиль» и «экскаватор - автомобили», позволяющие выполнить расчет показателей для оперативного и текущего планирования, соответствующий условиям эксплуатации;
разработана методика расчета выработки системы «экскаватор -автомобили», приемлемая для комплектов машин, в которых работают автомобили с разной грузоподъемностью;
разработанная методика позволяет определить потребное количество автомобилей для разработки любого объема разрабатываемого грунта.
Практическая значимость заключается в создании методики расчета выработки систем «экскаватор - автомобили», достаточно простой для применения в оперативном планировании. Данная методика позволяет на стадии планирования формировать научно-обоснованные плановые задания для машиниста экскаватора и водителей автомобилей, правильно планировать потребность в материальных ресурсах на разработку грунта и доставку груза потребителю, а также наиболее точно вести учет выполненной работы.
Реализация результатов работы.
Основные положения диссертационной работы приняты к использованию в ООО «Транспортные технологии».
Апробация работы.
Основные положения диссертации докладывались на Международной научно-технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения д.т.н., проф. К.А. Артемьева (Омск, СибАДИ, 2004 г.); II Всероссийской научно-технической конференции 25-26 ноября 2004 г., Красноярск; Международной научно-практической конференции «Прогресс транспортных средств и систем» в ВолгГТУ в 2005 г.; научно-практической конференции, посвященной 75-летию СибАДИ, «Качество, инновации, наука, образование» (Омск, СибАДИ, 2005 г.); III Всероссийской научно-технической конференции «Транспортные системы Сибири» в КГТУ в 2005 г.; на заседании кафедр «Организация перевозок и управление на транспорте», «Строительные и дорожные машины».
Публикации.
Основные положения диссертационного исследования отражены в 9 работах общим объемом 19 стр. Статьи, опубликованные в материалах научно-технических и научно-практических конференций:
Алпеева О.Г. «О взаимодействии землеройных и транспортных машин» // Дорожно-транспортный комплекс как основа рационального природопользования: Материалы Международной научно-технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения д.т.н., проф. К.А. Артемьева. - Омск: Изд-во СибАДИ, 2004. - Книга 1. С. 80 - 81.
Алпеева О.Г. «К вопросу описания процессов взаимодействия землеройных и транспортных машин» // Транспортные системы Сибири: Материалы II Всероссийской научно-технической конференции 25-26 ноября 2004 г., Красноярск / Под ред. В.Н. Катаргина. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2004.-С. 7-8.
Алпеева О.Г. «К вопросу создания модели работы одноковшовых экскаваторов в системе «экскаватор - транспортные машины» // Прогресс транспортных средств и систем: Материалы Международной научно-практической конференции 20-23 сентября 2005 г., - Волгоград: ВолгГТУ, 2005.-С. 520-522.
Николин В.И., Кирничный В.Ю., Алпеева О.Г. «Классификация систем функционирования одноковшовых экскаваторов и транспортных машин». // «Качество, инновации, наука, образование», Материалы научно-практической конференции, посвященной 75-летию СибАДИ. - Омск: СибАДИ. - 2005г. - С. 154-156.
Николин В.И., Алпеева О.Г. «Характеристика функционирования экскаватора с позиций общей теории систем» // Транспортные системы Сибири: Материалы III Всероссийской научно-технической конференции.-Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005. - С. 140 - 142.
Николин В.И., Алпеева О.Г. «Рабочий процесс экскаватора как система с дискретным состоянием» // Транспортные системы Сибири: Материалы III
Всероссийской научно-технической конференции.- Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005.-С. 142-144.
Статьи, опубликованные в журналах, рекомендованных ВАК:
Алпеева О.Г. Система «Экскаватор - транспортные машины» // Журнал «Грузовое и пассажирское автохозяйство», 2005. - №11.- С. 58 - 59.
Николин В.И., Алпеева О.Г. «Классификация систем с экскаватором в качестве ведущего звена» // Журнал «Механизация строительства», 2006. -№3.-С. 21-23.
Кирничный В.Ю., Алпеева О.Г., Николин В.И. «Рабочий процесс экскаватора как система с дискретным состоянием» // Журнал «Механизация строительства», 2006. - №9. - С. 14-16.
Структура и объем диссертации.
Работа состоит из введения, 3 глав, выводов и рекомендаций. Содержит 197 страниц текста, 37 таблиц, 38 рисунков, 3 приложений. Список литературы составляет 129 наименований.
Анализ планирования работы одноковшовых экскаваторов на практике в организациях и предприятиях
Земляные работы, выполняются одноковшовыми экскаваторами при разработке грунта в отвал или в земляное сооружение при водохозяйственном, нефтегазоводном и дорожном строительствах; в промышленном и жилищном строительствах при рытье котлованов с транспортировкой грунта самосвалами в заданное место, а также в добывающей промышленности, когда необходимо доставить разрабатываемый грунт потребителю: дорожностроительной организации (например, при возведении земляного полотна), на перерабатывающее предприятие (горно-обогатительный комбинат, кирпичный завод, завод железобетонных изделий и т.д.).
В дорожно-строительных организациях, в организациях промышлен-но-гражданского строительства производством и планированием работ занимаются производственно-плановые отделы, которые осуществляют следующее: - разрабатывают проекты производства работ, технологические карты, планы-графики производства работ, календарные графики, наряды-задания; - составляют ведомости потребности материалов, сметную документацию, титульные списки, калькуляции; - производят списание основных материалов, проверку товарно-транспортных накладных, предъявляемых сторонними организациями, приемку качества выполненных объемов работ, расчет ведомости договорной цены на строительство; - устанавливают нормы выработки, обосновывают бригадные задания на неделю, месяц; - анализируют производственно-экономические показатели за месяц. Согласно технологическим схемам промышленно-гражданского и дорожного строительства одноковшовые экскаваторы выполняют земляные работы на первоначальном этапе строительства, и от успешного проведения этих работ зависят темпы строительства, качество и себестоимость конечных объектов строительства. На уровне производственно-планового отдела применяется: 1. Планирование работы с использованием СНиПов и ЕНиРов и «От достигнутого»; 2. Производство работ по методу «От достигнутого»; 3. Анализ работы по итогам квартала, полугодия, года. Применение СНиПов и ЕНиРов происходит на стадии проектирова ния и представляет собой укрупненный подход, так как в них используются среднестатистические величины норм, зачастую не отвечающие условиям эксплуатации. На уровне среднесуточного планирования задание машинисту экскаватора выдается мастером или прорабом на основе опыта работы, в ре зультате чего происходят расхождения между графиком проведения работ и осуществлением его на практике. В добывающей промышленности или в организациях, где технологический процесс производства предусматривает доставку сырья (грунта, песка, глины, угля), процесс взаимодействия экскаваторов и автотранспортных средств происходит в карьерах. Рассмотрим их взаимодействие, например, в технологическом процессе производства кирпича. Для поддержания непрерывного производственного процесса на предприятиях, выпускающих кирпич, очень важно обеспечить необходимый режим выполнения каждой операции и всего производственного потока в целом, так как пониженная производительность и недостаточная механизация на каком-либо рабочем месте неизбежно сказываются на всем производственном процессе. От должной ор ганизации производства на каждом переделе зависит обеспечение нормальной деятельности всего завода в соответствии с установленным ритмом.
Технологический процесс производства керамических стеновых материалов начинается с операции «добыча глины» [39], место добычи глины -карьеры - являются неотъемлемой частью завоза, добыча глины - начальной стадией производственного процесса.
При правильной организации работ в карьере завод бесперебойно снабжается сырьем, а также обеспечивается высокое качество изделий, снижаются потери в производстве и себестоимость изделий [60].
Для выявления состояния проблемы планирования работы экскаваторов при совместной работе с автотранспортными средствами при доставке грунта потребителю были проведены исследования на предприятиях г. Омска (ООО Карьер «Николаевский», 000 КСМ, 000 «Транспортные технологии»).
При анализе планирования работы экскаватора в 000 Карьер «Николаевский» (песчаный) было выявлено, что планирование объемов работы экскаватора при вывозе грунта потребителю осуществляется в оперативном режиме на основании договорных отношений между потребителем (Заказчиком), Перевозчиком и 000 Карьер «Николаевский». В зависимости от технологической карты строительного процесса Заказчика планируется объем доставляемого грунта (согласно ЕНиРам и СНиПам) и период выполнения работ.
Помимо строительных организаций, заключающих, как правило, договоры на один или несколько месяцев, 000 Карьер «Николаевский» выполняет отгрузку песка потребителям по разовым заявкам, поступающим в день отгрузки, которые нельзя запланировать заранее. При обслуживании экскаватором транспортных средств приоритет отдается машинам, осуществляющим перевозку песка по долгосрочным договорам, так как они работают в единой технологической цепочке с несколькими автомобилями и простои в ожидании свободного экскаватора приводят к сбою в системе «экскаватор автотранспортные средства». Учет выполненной работы ведется «От достигнутого», как правило, по заявкам за месяц. Можно казать, что системы суточного планирования нет, а учет выполненной работы ведется "по факту".
При анализе планирования работы экскаватора, работающего в Карьере Кирпичного завода № 1 (глиняного) процесс планирования несколько отличается от рассматриваемого выше. Объемы работ экскаватора определяются количеством тонн глины, необходимой для бесперебойного технологического процесса производства кирпича (согласно нормам расхода глины на производство 1000 штук кирпича (по разновидностям)). В данной системе Заказчик (ООО КСМ), Перевозчик (000 «Перевозчик»), Карьер («Перво-кирпичный») являются структурными подразделениями одного предприятия, и применяются все виды планирования.
Анализ практики планирования работы систем функционирования экскаваторов совместно с автотранспортными средствами показывает, что недостатки планирования и отсутствие текущего и оперативного планирования заключаются в том, что разработанные ранее теоретические положения зачастую не отвечают практике.
Поэтому необходимо рассмотреть состояние вопроса в теории описания функционирования экскаваторов и математические модели, которые могут применяться при планировании и анализе работы экскаваторов при взаимодействии с автотранспортными средствами.
Рабочий процесс одноковшового экскаватора как система с дискретным состоянием
Снижение затрат на строительство и сроков весьма актуально в современных экономических условиях. Однако в многочисленной литературе, посвященной изучению функционирования одноковшовых экскаваторов к основным показателям, определяющим условия эксплуатации, относятся физико-механические и прочностные свойства грунта (тип, сцепление, угол трения); параметры, определяющие рельеф местности и строительного объекта (объем работ, дальность транспортирования грунта) и др. В связи с этим для повышения эффективности функционирования экскаваторов, в частности повышения их производительности, в этих работах исследуются вопросы, направленные на - увеличение q (совершенствование конструкции ковша, применение захватов, технологические приемы, способствующие увеличению загрузки ковша, мероприятия направленные на снижение сопротивления грунта копанию и т.д.), - снижение Тц (совершенствование рабочего оборудования, рычажной системы, повышение мощности экскаватора, что способствует повышению скорости выполнения операций) [1, 15, 16]. Анализируя представленные в 1 главе модели описания работы одноковшового экскаватора, можно отметить, что они соответствуют работе экскаватора в замкнутой системе «экскаватор-грунт», т.е. когда грунт идет в отвал (при рытье траншеи, при возведении земляного полотна дороги и др.). Но если экскаватор или несколько экскаваторов работают в карьере совместно с автотранспортными средствами, их работу можно рассматривать как множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующих определенную целостность, единство, т.е. как систему [82]. Очевидно, что производительность экскаватора будет зависеть от работы автотранспортных средств, и в случае отсутствия таковых экскаватор будет вынужден простаивать, при этом его производительность будет равна нулю. В наибольшей степени предъявленным к исследованию требованиям отвечает системный подход, в основе которого лежит рассмотрение объектов исследования как систем, который способствует выявлению многообразных типов связей в системах и сведению их в единую теорию [30, 80]. Системный подход к решению вопроса описания взаимодействия одноковшовых экскаваторов и транспортных средств означает учет взаимосвязей всех элементов системы «экскаватор - транспортные машины», изучение отдельных её видов как структурных частей более сложной системы, выяв ление роли каждой из них в общем процессе функционирования экскаваторов и транспортных машин. Т. е. представление объекта исследования в виде системы позволяет рассмотреть каждый класс в виде подсистемы, встроенной в иерархически упорядоченную структуру управления процессом взаимодействия экскаваторов и транспортных машин [59]. Зная состав системы, её связи с внешней средой и взаимосвязи внутри системы (начальные условия) можно составить описание функционирования системы [59]. Таким образом, при описании процесса взаимодействия экскаваторов и транспортных машин, при организации, планировании и управлении их работой необходим системный подход, который позволяет рассматривать работу экскаватора не изолированно, а в рамках единого транспортно-технологического процесса. Названные два аспекта системы - множество предметов и множество отношений с некоторыми характерными признаками - являются двумя очевидными основаниями для классификации систем [56, 62]. Согласно понятию «система», в общем случае под системой в группе объектов, где одним из звеньев является экскаватор, следует понимать совокупность реальных объектов, включая связи между ними, которые используются для доставки разрабатываемого «грунта» потребителям. Рассматривая «системы» с позиций организации и управления рабочими процессами, можно заметить, что любая из систем, каких бы она не была размеров, представляет собой совокупность погрузочных и разгрузочных пунктов, мест разработки «грунта» (полезных ископаемых), средств и путей сообщения, подразделений планирования, анализа и управления процессами разработки и доставки «грунта» потребителям. В целом землеройные машины со своим обслуживаемыми объектами представляют собой совокупность большого количества систем различного вида, которые в отрасли расположены в определенном порядке (иерархии) по отношению друг к другу. Среди наиболее характерных черт иерархического порядка структур можно указать на следующее: имеется различие на порядок величины в размерах характеристических элементов различных уровней; - что именно образует элемент данного конкретного уровня - зависит от механизма воздействия, существующего на этом уровне. Для успешности анализа необходимо, чтобы рассматриваемое явление было в достаточной степени изолированным. Для каждого уровня можно указать подходящие понятия взаимодействия, определяющие элемент, который выделить для анализа [59]. Из изложенного следует, что, разрабатывая классификацию, необходимо учитывать свойство иерархии систем.
Системы могут быть разделены на классы по различным признакам и, в зависимости от решаемой задачи, можно выбирать разные принципы классификации. В качестве примеров можно указать классификацию по уровням сложности К. Боулдинга [81], Поворова Г.Н. и классификацию по сложности поведения, предложенную Флейшманом Б.С. [95]. В этих классификациях, как правило, каждый последующий класс включает в себя предыдущий и при этом указывается, что однотипные свойства проявляются у более сложных систем в качественно новой форме. Это в полной мере относится к землеройным машинам, например, если в системе «экскаватор - отвал» эксплуатационная производительность экскаватора полностью определяет эффективность системы, то в системе «экскаватор - автомобили - потребитель» эксплуатационная производительность потенциально формирует только процесс «разработка грунта» и затраты времени на погрузку транспортных машин. Таким образом, элемент «экскаватор» полностью входит в состав системы более высокого уровня, и его эксплуатационная производительность сопровождается новым качеством - погрузка. Сама же производительность становится зависимой от наличия и работы транспортных машин (автомобилей). Качественное изменение присуще многим показателям и поэтому на каждом уровне, как указывается в работе [33], возникают новые свойства, которые не могут быть выведены как сумма свойств элементов.
В данном случае цель рассматриваемой ниже классификации состоит в том, чтобы ограничить выбор подходов к отображению систем, выработать язык описания, наиболее подходящий для рассматриваемых далее систем.
Исследование влияния технико-эксплуатационных показателей работы автомобиля на работу системы «экскаватор-автомобиль»
Исследования показали, что в практике при выполнении перевозок на конкретном маршруте может не наблюдаться последовательного приращения выработки при увеличении фактической загрузки автомобиля. Графически зависимость производительности системы от фактической загрузки автомобиля представляет собой прямую ломаную линию (рис. 3.6, 3.7, 3.8).
Фактическая загрузка автомобиля прямо пропорциональна коэффициенту наполнения ковша экскаватора и количеству циклов экскаватора, но влияет на время, затрачиваемое на погрузку автомобиля, а, следовательно, на время оборота автомобиля и на количество ездок за время работы системы. Т.е. при увеличении фактической загрузки автомобиля выработка системы «экскаватор - автомобиль» увеличивается до тех пор, пока рост количества циклов экскаватора при погрузке автомобиля не приведет к снижению количества ездок и соответственно количества порций грунта транспортируемого в пункт разгрузки.
На графиках (рис. 7 и 8) видно, что при малых расстояниях транспортирования грунта (2, 4, 6 км) дискретность процесса функционирования системы проявляется сильнее, так как доля времени погрузки во времени оборота автомобиля значительна. При больших расстояниях время погрузки экскаватором автомобиля, зависящее от количества выполненных циклов экскаватора, незначительно во времени оборота автомобиля, поэтому практически не влияет на количество выполненных автомобилем ездок.
На основе проведенных исследований влияния ТЭП работы автомобилей на производительность системы «экскаватор - автомобиль» можно сделать следующие выводы. 1. Практические наблюдения показали, что производительность экскаватора при взаимодействии с автотранспортным средством определяется количеством тонн груза, доставленного потребителю за время работы системы. 2. При увеличении времени работы системы Тс приращение выработки системы Wc (и экскаватора в частности) происходит лишь тогда, когда приращения времени работы системы будет достаточно для выполнения очередной ездки автомобиля и доставки очередной порции груза потребителю. 3. Увеличение скорости движения автомобиля не всегда приводит к увеличению выработки системы «экскаватор - автомобиль», а лишь тогда, когда увеличение скорости приведет к такому сокращению времени оборота автомобиля, при котором возможно будет выполнение очередной ездки за время работы системы. 4. Сокращение длительности погрузки-разгрузки приводит к увеличению выработки системы и экскаватора, лишь тогда, когда время погрузки-разгрузки, а, следовательно, и время оборота автомобиля сокращается настолько, что это приводит к возможности выполнения очередной ездки и доставки очередной порции грунта. 5. Наблюдаются значительные промежутки изменения tnB, при которых производительность остается неизменной. 6. Увеличение фактической загрузки автомобиля не всегда приводит к последовательному увеличению выработки системы, так как увеличение фактической загрузки приводит к увеличению времени погрузки и оборота автомобиля, что приводит к падению числа ездок автомобиля за время работы системы, а, следовательно, сокращению порций грунта, доставленного потребителю. 7. В действующей теории изменение производительности системы описывается либо прямой линией, выходящей из начала координат, либо гиперболой. Практические наблюдения показывают, что закономерности изменения выработки системы «экскаватор - автомобиль» представляют собой либо разрывные линии, либо прямые ломаные, что подтверждает дискретное протекание процесса функционирования экскаватора совместно с автомобилем. 8. В практической деятельности приращение выработки системы «экскаватор - автомобиль» происходит скачкообразно в случае увеличения количества порций грунта, доставляемого автомобилем за время работы системы. Полученные закономерности позволяют создать модель описания функционирования системы «экскаватор - автомобиль» с учетом дискретности транспортного процесса. Анализ проведенных исследований влияния изменения технико-эксплуатационных параметров системы «экскаватор - автомобиль» показал, что производительность экскаватора при работе в системе с автомобилем равна производительности системы, а, следовательно, и производительности автомобиля. В данной системе автомобиль работает на маятниковом маршруте с обратным не груженым пробегом ((Зм=0,5). Время функционирования системы «экскаватор - автомобиль» определяется временем начала работы экскаватора и временем окончания работы разгрузочного пункта.
Исследование влияния фактической загрузки автотранспортного средства на выработку системы «экскаватор - автомобиль»
Проведенные исследования влияния технико-эксплуатационных показателей работы автомобилей на работу системы «экскаватор -автотранспортные средства» показали: 1. В действующей теории изменение выработки системы «экскаватор - автотранспортные средства» описывается гиперболой или прямой линией, выходящей из начала координат. На практике наблюдается дискретное протекание процесса функционирования системы «экскаватор -автотранспортные средства», выраженное разрывной линейной функцией. Поэтому использование теории, основанной на представлении непрерывности процесса функционирования экскаватора при вывозе "грунта" потребителю неприемлемо и приводит к ошибочным решениям и результатам. 2. Для устранения образования первоначальной очереди автомобилей под погрузку выпуск автомобилей должен осуществляться в соответствии с ритмом погрузки, равным в рассматриваемой системе времени погрузки. 3. Все автомобили, работающие в системе, могут выполнить только целое количество ездок, которое определяет количество порций "грунта", доставленного потребителю. 4. В рассмотренной системе «экскаватор - автотранспортные средства», адекватной понятию малая ненасыщенная система, по мере увеличения скорости движения автомобилей, эффективность использования экскаватора увеличивается до момента насыщения, когда время простоя экскаватора в ожидании автомобилей равно нулю, дальнейшее увеличение приводит к образованию очереди автомобилей под погрузку, а рост выработки экскаватора не происходит. 5. Закономерности изменения выработки системы «экскаватор -автомобили» при изменении технико-эксплуатационных показателей работы автомобилей: времени работы автомобилей на маршруте, среднетехнической скорости движения автомобилей, времени погрузки-разгрузки автомобилей, фактической загрузки автомобилей описываются разрывной линейной функцией. Это позволяет определить рациональные величины этих показателей, позволяющие снизить эксплуатационные расходы автомобилей и сократить до минимума время простоя экскаватора в ожидании автомобилей. 6. Свойства дискретности процесса взаимодействия экскаватора с автотранспортными средствами в большей степени проявляются, когда доля времени погрузки во времени оборота автомобиля незначительна. При малых значениях времени цикла экскаватора и значительных расстояниях доставки "грунта" изменение фактической загрузки автомобиля не приводит к значительному изменению времени погрузки и оборота и не вызывает изменения количества ездок автомобиля. 7. Выработка системы «экскаватор - автомобили» определяется суммарным количеством тонн грунта, доставленного автомобилями в пункт разгрузки. 8. Производительность экскаватора определяет возможности системы «экскаватор - автотранспортные средства» и определяет продолжительность погрузки автомобилей. 9. При увеличении количества автомобилей эффективность системы возрастает до момента насыщения, когда / = t , дальнейшее увеличение количества автомобилей не приведет к росту выработки системы в целом и экскаватора в частности. В результате выполненных исследований, разработанных моделей и экспериментальной проверки получены следующие основные выводы: 1. Анализ теории планирования работы экскаватора на практике и в науке показал, что - при планировании работы экскаватора в дорожно-строительных организациях, в организациях промышленно-гражданского строительства наибольшее распространение имеет использование СНиПов и ЕНиРов; - чаще всего эксплуатационная производительность одноковшового экскаватора за смену определяется по формуле, которая соответствует функционированию экскаватора при разработке грунта в отвал, причем процесс считается непрерывным и детерминированным; - в формулах определения эксплуатационной производительности экскаватора применяется большое количество коэффициентов, что дает лишь приближенную количественную оценку выработки; - в работах, где рассматривается совместное функционирование одноковшового экскаватора и автомобилей, эксплуатационная производительность экскаватора определяется при непрерывном потоке автомобилей, что представляет собой частный случай. 2. Установлено, что процесс функционирования одноковшового экскаватора и автомобилей при доставке грунта потребителю следует рассматривать с позиций системного подхода. 3. Разработана краткая классификация систем функционирования одноковшового экскаватора при доставке грунта потребителю. 4. Доказано, что эксплуатационная производительность системы «экскаватор - автомобили», определяется в каждой системе по-разному, в зависимости от уровня сложности системы и равна суммарной производительности всех автомобилей, работающих в системе. 5. Доказано, что процесс функционирования системы «экскаватор -автомобили является дискретным, а не непрерывным. 6. Установлено, что влияние изменения величин ТЭП систем описывается разрывными линейными зависимостями. Причем всегда наблюдаются значительные промежутки приращения ТЭП, не сопровождающиеся изменениями производительности систем и в частности экскаватора. 7. Разработаны модели функционирования систем «экскаватор автомобиль» и «экскаватор - автомобили», которые позволяют выполнить планирование, соответствующее условиям эксплуатации. 8. Разработана методика расчета выработки системы «экскаватор -автомобили», приемлемая для всех указанных в классификации систем, и систем, в которых работают автомобили с разной грузоподъемностью. 9. Экспериментальная проверка показала, что использование разработанных моделей и методики расчета выработки системы «экскаватор - автомобили» позволяет значительно точнее осуществлять планирование, чем все остальные известные на сегодня модели и подходы.
