Методика обоснования структурных элементов обслуживания

ИССЛЕДОВАНИЯ
Методика обоснования структурных элементов
обслуживания мобильного парка машин
И.Н. КРАВЧЕНКО,
д-р техн. наук,
А.В. МЯСНИКОВ,
канд. техн. наук,
Р.Р. ШАЙБАКОВ
(ФГБВОУ ВПО
«Военно-технический
университет»
Минобороны РФ)
На основе определённой потребности в машинах предложен подход к формированию организационной системы с использованием экономико-математических моделей для технического обслуживания специализированного парка. Структурные
элементы обслуживания мобильного парка технических средств (пункты заправки машин и контрольно-технический) рассчитывается с учётом
территориальной близости машин и их технологической зависимости, а количество топливораздаточных колонок на пункте заправки – с помощью многоканальной системы массового обслуживания, отдельно для каждого вида топлива и других
расходных материалов (моторных или трансмиссионных масел и других рабочих жидкостей).
Ключевые слова: экономико-математические
модели, мобильный парк специализированных машин, система массового обслуживания.
Для поддержания технического состояния подъёмнотранспортных, строительных и дорожных машин на высоком
уровне создаются парки специализированной техники, которые
подразделяются на стационарные и передвижные (мобильные),
постоянные и временные. Особое место занимают мобильные
парки [1, 2] в связи с тем, что район размещения стационарных
парков, как правило, не совпадает с пунктами расположения
дорожно-строительных организаций, и большую часть работ
приходится выполнять в удалённых от основного места
базирования специализированных организациях.
îñëå ôîðìèðîâàíèÿ îñíîâíûõ ïîäðàçäåëåíèé òåõíè÷åñêîãî ïàðêà ïðèñòóïàþò ê ïîäáîðó âñïîìîãàòåëüíûõ åãî ýëåìåíòîâ.
Ïðè ýòîì ÷àñòü èõ ôîðìèðóåòñÿ íà îñíîâå òðàäèöèîííûõ ðàñ÷¸òîâ, äðóãóþ ÷àñòü öåëåñîîáðàçíî ðàññ÷èòûâàòü ñ ïîìîùüþ ýêîíîìèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ ìîäåëåé, ïîçâîëÿþùèõ îïòèìèçèðîâàòü ñîñòàâ ñïåöèàëèçèðîâàííûõ ìîäóëåé
ïî êðèòåðèþ ìèíèìóìà ïîòåðü îò ïðîñòîåâ
òåõíèêè [3]. Ê ïîñëåäíèì ìîæíî îòíåñòè ïóíêò
çàïðàâêè ìàøèí, êîíòðîëüíî-òåõíè÷åñêèé
ïóíêò (ÊÒÏ) è ïëîùàäêè åæåäíåâíîãî òåõíè÷åñêîãî îáñëóæèâàíèÿ (ÅÒÎ).
Äëÿ ïîñòðîåíèÿ ìåòîäèêè îáîñíîâàíèÿ íåîáõîäèìûõ ýëåìåíòîâ ïàðêà âîñïîëüçóåìñÿ îáùåïðèíÿòûì ïîäõîäîì (ðèñ. 1). Öåëüþ èññëåäîâàíèÿ ÿâëÿåòñÿ îïòèìèçàöèÿ ýëåìåíòîâ ïàðêà ñ
ïðèìåíåíèåì ñîâðåìåííûõ ýêîíîìèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ ìîäåëåé. Ìåòîäèêà ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ
äîðîæíî-ñòðîèòåëüíûõ îðãàíèçàöèé è óïðàâëåíèé äîðîæíûì õîçÿéñòâîì, çàíèìàþùèõñÿ ïðîåêòèðîâàíèåì ïàðêîâ ñòðîèòåëüíûõ ìàøèí. Ñ å¸
ïîìîùüþ ìîæíî ðàññ÷èòàòü êîëè÷åñòâî è ñîñòàâ
òàêèõ ýëåìåíòîâ ïàðêà, êàê çàïðàâî÷íûé ïóíêò,
ÊÒÏ, ïëîùàäêà ÅÒÎ, ïóíêò òåõíè÷åñêîãî îáñëóæèâàíèÿ è ðåìîíòà (ÏÒÎÐ).
Òðåáîâàíèÿ, ïðåäúÿâëÿåìûå ê ìåòîäèêå:
ïðîñòîòà äëÿ ïðàêòè÷åñêîãî èñïîëüçîâàíèÿ;
îïðåäåëåíèå îïòèìàëüíîãî ñîñòàâà âñïîìîãàòåëüíûõ ýëåìåíòîâ ïàðêà è èõ ýêîíîìè÷åñêîé
öåëåñîîáðàçíîñòè. Ïðè ýòîì ïðèíÿòî îãðàíè÷åíèå, ÷òî ýëåìåíòû ïàðêà ðàáîòàþò â òå÷å-
П
Ðèñ. 1. Ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ðàçðàáîòêè ìåòîäèêè
СДМ
46
sdm4-2013 4648.p65
46
18.03.13, 18:27
ИССЛЕДОВАНИЯ
íèå îïðåäåë¸ííîãî âðåìåíè: òîïëèâîçàïðàâî÷íûé ïóíêò, ÊÒÏ è ïëîùàäêè ÅÒÎ – 1 ÷,
ÏÒÎÐ – 1 ñóò.
Ìåòîäèêà îáîñíîâàíèÿ ñîñòàâà ýëåìåíòîâ
îáñëóæèâàíèÿ ìîáèëüíîãî ïàðêà ñïåöèàëèçèðîâàííûõ ìàøèí (àëãîðèòì ðàñ÷¸òà) ðåàëèçóåòñÿ
â ÷åòûðå ýòàïà.
Ýòàï 1. Ïîäãîòîâêà è àíàëèç èñõîäíûõ äàííûõ. Èñõîäíûìè äàííûìè äëÿ ðàñ÷¸òà òîïëèâîçàïðàâî÷íîãî ïóíêòà ÿâëÿþòñÿ êîëè÷åñòâî ìàøèí êàæäîãî âèäà â ïàðêå, ñòîèìîñòü ìàøèíîñìåí, ïðîïóñêíàÿ ñïîñîáíîñòü ïîñòà çàïðàâêè
è âðåìÿ ðàáîòû òîïëèâîçàïðàâî÷íîãî ïóíêòà.
Ïðîïóñêíóþ ñïîñîáíîñòü îäíîãî çàïðàâî÷íîãî
ïîñòà, êàê ïîêàçûâàåò îïûò, ìîæíî îïðåäåëèòü
â íà÷àëüíûé ïåðèîä çàãðóçêè ìåòîäàìè ìàòåìàòè÷åñêîé ñòàòèñòèêè. Äëÿ ýòîãî äîñòàòî÷íî ïðîâåñòè 15–20 çàìåðîâ âðåìåíè çàïðàâêè åäèíèöû òåõíèêè [1]. Âðåìÿ ðàáîòû çàïðàâî÷íîãî ïóíêòà ïðèíèìàåòñÿ ðàâíûì 1 ÷ â ñóòêè ïåðåä
íà÷àëîì ðàáî÷åé ñìåíû ìàøèí.
Ýòàï 2. Ïðåäñòàâëåíèå ïðîöåññà çàïðàâêè êàê
ìíîãîêàíàëüíîé ñèñòåìû ìàññîâîãî îáñëóæèâàíèÿ (ðèñ. 2). Òîïëèâîçàïðàâî÷íûé ïóíêò ÿâëÿåòñÿ ñèñòåìîé îáñëóæèâàíèÿ ïðîïóñêíîé ñïîñîáíîñòüþ µ ïî êàæäîìó âèäó òîïëèâà: µ àá – ïî
çàïðàâêå àâòîìîáèëüíûì áåíçèíîì è µ äò – äèçåëüíûì òîïëèâîì. Àâòîìîáèëè è ñòðîèòåëüíûå
ìàøèíû, ïðèåçæàþùèå íà çàïðàâêó, ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ïîòîê òðåáîâàíèé ñ ñîîòâåòñòâóþùèìè
ïëîòíîñòÿìè λ àá è λ äò . Èíòåíñèâíîñòü îáñëóæèâàíèÿ ìîæåò áûòü ðàññ÷èòàíà êàê îòíîøåíèå
ïëîòíîñòè λ ê ïðîïóñêíîé ñïîñîáíîñòè µ .
 ýòîì ñëó÷àå èìååì äâà ïîêàçàòåëÿ ïî áåíçèíó è äèçòîïëèâó:
ø àá
ïð
÷
,
ÑÀÇÑ
= ÐÀÇÑÑÀÇÑ
÷
–
ãäå ÐÀÇÑ – âåðîÿòíîñòü ïðîñòîåâ ÀÇÑ; ÑÀÇÑ
ñòîèìîñòü 1 ÷ ýêñïëóàòàöèè ÀÇÑ, ðóá.
Âåðîÿòíîñòü ïðîñòîåâ ÀÇÑ îïðåäåëÿåòñÿ
ïî ôîðìóëå
Ðèñ. 2. Îáùèé âèä ìíîãîêàíàëüíîé ñèñòåìû
ìàññîâîãî îáñëóæèâàíèÿ íà ïðèìåðå áåíçèíà
è äèçåëüíûõ òîïëèâ
ÐÀÇÑ = 1 – ψ.
Ñòîèìîñòü 1 ÷ ýêñïëóàòàöèè ÀÇÑ:
÷
ÑÀÇÑ
=
ÖÀÇÑ
,
24Ò
ãäå ÖÀÇÑ – ñòîèìîñòü ñîçäàíèÿ ÀÇÑ, ðóá.; Ò –
âðåìÿ íàõîæäåíèÿ ìîáèëüíîãî ïàðêà ìàøèí íà
îäíîì ìåñòå, ñóò.
Ñòîèìîñòü ïðîñòîåâ ñòðîèòåëüíûõ ìàøèí è
òðàíñïîðòíûõ ñðåäñòâ ìîæíî îïèñàòü çàâèñèìîñòüþ:
ïð
= N î÷ Ñì− ÷ ,
Ñìàø
ãäå N î÷ – ñðåäíåå ÷èñëî ìàøèí â î÷åðåäè íà çàïðàâêó, åä.; Cì- ÷ – ñòîèìîñòü ìàøèíî-÷, ðóá/÷;
N î÷=
ø2
(1 − ø ) .
Òàêèì îáðàçîì, ïîëó÷èì:
ë äò
ë
.
= àá , ø äò =
ì äò
ì àá
ïð
÷
ÑÓ
= PÀÇÑCÀÇÑ
+ N î÷Cì-÷ ,
Ïîñêîëüêó çàïðàâêà îñóùåñòâëÿåòñÿ ïåðåä
íà÷àëîì ðàáî÷åé ñìåíû, âåëè÷èíû λ àá è λ äò
äîëæíû ó÷èòûâàòüñÿ ïðèìåíèòåëüíî ê ýòîìó
âðåìåíè, êîòîðîå îáû÷íî ñîñòàâëÿåò 1 ÷. Ïðè
ýòîì ïëîòíîñòü ïîòîêà îïðåäåëÿåòñÿ ñîñòàâîì
è êîëè÷åñòâîì òåõíèêè â ñóùåñòâóþùåì ïàðêå
ìàøèí ðàçëè÷íîãî íàçíà÷åíèÿ.
Ýòàï 3. Ïîñòðîåíèå öåëåâîé ôóíêöèè (ìàòåìàòè÷åñêàÿ ôîðìàëèçàöèÿ öåëè ðåøåíèÿ) è ðàñ÷¸ò ïàðàìåòðîâ ñèñòåìû ìàññîâîãî îáñëóæèâàíèÿ.
Öåëåâàÿ ôóíêöèÿ ðåøåíèÿ çàäà÷è ìîæåò áûòü
âûðàæåíà ñëåäóþùåé çàâèñèìîñòüþ:
ïð
ïð
ïð
(3)
ÑÓ
= ÑÀÇÑ
+ Ñìàø
→ min ,
ïð
ãäå ÑÓ – ñóììàðíûå ïîòåðè îò ïðîñòîåâ ÀÇÑ
ïð
, äîðîæíî-ñòðîèòåëüíûõ ìàøèí è àâÑ ÀÇÑ
ïð , ðóá/÷.
òîìîáèëåé-ñàìîñâàëîâ Ñìàø
(
)
sdm4-2013 4648.p65
(
47
Èç ýòîé çàâèñèìîñòè ìîæíî íàéòè îïòèìàëüíóþ ñòåïåíü çàãðóçêè ÀÇÑ, îòäåëüíî ïî êàæäîìó âèäó òîïëèâà è â íàèáîëåå çàãðóæåííîå âðåìÿ. Äëÿ ýòîãî íåîáõîäèìî ïðîäèôôåðåíöèðîâàòü äàííîå âûðàæåíèå, ïðèðàâíÿòü åãî ê íóëþ
è ðåøèòü óðàâíåíèå îòíîñèòåëüíî ψ:
.
Ïîëó÷èì êâàäðàòíîå óðàâíåíèå
)
47
18.03.13, 18:27
ИССЛЕДОВАНИЯ
Ïîñêîëüêó
, ìîæåò áûòü ïðèíÿò òîëüêî êîðåíü óðàâíåíèÿ ñî çíàêîì ìèíóñ:
Предлагаемая методика может быть
использована для обоснования частоты
перемещения мобильных парков на
.
строительстве по критерию минимума доли
затрат на техническое обеспечение и
поддержку машин в рабочем состоянии в
составе себестоимости производимой
Îêîí÷àòåëüíî
.
(1)
Çàâèñèìîñòü (1) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îïòèìàëüíóþ ñòåïåíü çàãðóçêè ïóíêòà çàïðàâêè â
òå÷åíèå ïåðèîäà âûäà÷è òîïëèâà.
Ýòàï 4. Îïðåäåëåíèå êîëè÷åñòâà òîïëèâîðàçäàòî÷íûõ êîëîíîê ïî êàæäîìó âèäó òîïëèâà è ôîðìèðîâàíèå âûõîäíûõ äàííûõ ðåøåíèÿ çàäà÷è.
Êîëè÷åñòâî òîïëèâîçàïðàâî÷íûõ êîëîíîê
ìîæíî îïðåäåëèòü ïî ôîðìóëå (2) îòäåëüíî äëÿ
êàæäîãî âèäà òîïëèâà [4]:
(2)
ãäå Ï – ïðîèçâîäèòåëüíîñòü òîïëèâîçàïðàâî÷íîé êîëîíêè, ë/÷; Ò ç – ðàñ÷¸òíîå âðåìÿ
ðàáîòû ïóíêòà çàïðàâêè â òå÷åíèå ñóòîê, ÷;
ηç = 0,92...0,95 – êîýôôèöèåíò èñïîëüçîâàíèÿ
ðàáî÷åãî âðåìåíè; ψîïò – îïòèìàëüíàÿ ñòåïåíü çàãðóçêè çàïðàâî÷íîãî ïóíêòà, îïðåäåëÿåìàÿ ïî ôîðìóëå (1); n – êîëè÷åñòâî âèäîâ
(ìîäåëåé) ìàøèí; QCi = n pi Ppαi – ñóòî÷íûé
ðàñõîä òîïëèâà, îïðåäåëÿåìûé äëÿ i-é ìîäåëè ìàøèí (ãäå n pi – êîëè÷åñòâî ìàøèí i-é
ìîäåëè, ýêñïëóàòèðóþùèõñÿ â òå÷åíèå 1 ñóò.,
øò.; Pp – ðàñ÷¸òíàÿ ïðîäîëæèòåëüíîñòü ðàáîòû ìàøèí çà 1 ñóò., ìàøèíî-÷; αi – íîðìà
ðàñõîäà òîïëèâà îäíîé ìàøèíîé, ë/ìàøèíî-÷).
Ïðåäëàãàåìàÿ ìåòîäèêà ïîçâîëÿåò îïòèìèçèðîâàòü ñîñòàâ è ñòåïåíü çàãðóçêè íàèáîëåå
çíà÷èìûõ ýëåìåíòîâ òåõíè÷åñêîãî ïàðêà ñïåöèàëèçèðîâàííûõ ìàøèí ñ ó÷¸òîì âåðîÿòíîñòíûõ ôàêòîðîâ â ïðîöåññå îáñëóæèâàíèÿ òåõíèêè. Ïðåäâàðèòåëüíûé ðàñ÷¸ò ïîêàçàë, ÷òî
ïðèìåíåíèå ýòîé ìåòîäèêè óìåíüøàåò íà 10–
20% ñòîèìîñòü ïðîñòîåâ òåõíè÷åñêèõ ñðåäñòâ
ïðè èõ îáñëóæèâàíèè, ñíèæàÿ îáùèå çàòðàòû íà ñîäåðæàíèå ïàðêà äîðîæíî-ñòðîèòåëüíûõ ìàøèí. Àíàëîãè÷íî ðàññ÷èòûâàåòñÿ ñîñòàâ òàêèõ ýëåìåíòîâ ìîáèëüíîãî ïàðêà êàê
ÊÒÏ, ïëîùàäêè ÅÒÎ (â òîì ÷èñëå ïóíêò ìîéêè), ÏÒÎÐ è äð.
продукции. Рассмотренные
математические модели и методика дают
возможность оптимизировать
организационную структуру мобильного
парка специализированных машин
дорожно-строительной организации по
критерию минимизации суммарных
простоев оборудования и машин,
требующих заправки.
Список литературы
1. Мясников А.В. Организация мобильных парков
строительных машин в дорожном строительстве:
дис. … канд. техн. наук. М.: МАДИ (ГТУ), 2009. 146 с.
2. Кравченко И.Н., Мясников А.В., Шайбаков Р.Р.
Организация технического сервиса специализированных машин и их рабочего оборудования //
Строительные и дорожные машины. 2013. № 1.
С. 30–36.
3. Кравченко И.Н., Мясников А.В., Шайбаков Р.Р.
Методика выбора критериев оптимизации при
формировании парков дорожно-строительной
техники: материалы междунар. науч.-практ. конф.
«Перспективные вопросы мировой науки». Т. 39.
Технологии. София: Изд-во «Бял ГРАД-БГ», 2012.
С. 58–69.
4. Кравченко И.Н., Зорин В.А., Гладков В.Ю. и др.
Основы проектирования эксплуатационных предприятий. Ч. 1: Основы организации и технологического расчёта. М.: Изд-во ВТУ при Федеральном
агентстве специального строительства, 2005. 306 с.
Rationale by mobile park service for specialized
machines
An approach to the formation of the organizational
structure of the specialized fleet using econometric
models. Capacity of filling station calculated from the
proximity of machines and their technological relation.
Calculating the number of dispensers at filling stations
offered by multichannel queuing system.
Keywords: economic and mathematical modeling,
mobile park of specialized machinery, queuing system.
СДМ
48
sdm4-2013 4648.p65
48
18.03.13, 18:27