CC BY
61
НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ. ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС
Чтобы учесть условия, введем переменные yik, принимающие значения нуль или единица (0 или 1), так что
у* = 0 ^ mk = 0 (5)
y.k = 1 ^ Vi ^ ^ (6)
и не более чем одна переменная yik = 1 для каждого пункта производства i. Соответствующие ограничения можно представить в виде
y.k bi,k-i ^ mk ^ yikbk (7)
S y.k =1, y.k =0 или 1. (8)
к
Так как спрос должен быть удовлетворен полностью, возникают ограничения
S Xj = dj , j G Jc . (9)
i
Переменные x.. и m.k связаны между собой ограничением
S m.k = S xj (10)
к jJ u Jcw
или вида
S xj = S x#, j G J-, (11)
i&Jp k^Jc
(то есть с каждого склада входящие и выходящие потоки продукции равны между собой). Емкость склада ограничена, поэтому должно соблюдаться ограничение
S Xj ^ dJ , j G Jw . (12)
i£Jp
Общие затраты должны быть минимальными, то есть
z = S C jX j +S Slkmik +
(r * ч • . (13)
+S У^ (f.,k-1 - S гЛл-1 )= т1П
ik
Первый член этого выражения - транспортные издержки, а второй и третий соответствует затратам на строительство и производство продукции. Выражения (7-13) могут быть приведены к виду (1-3), где F и f - линейные функции, а S — множество возможных значений переменных у. Выражения (7-13) решаются в два приема: вначале фиксируются некоторые значения переменных у , и решается линейная задача. Затем в результате решения целочисленной задачи определяются новые значения у . Оптимальные решения задачи, двойственной к линейной, используются для построения дополнительных ограничений в целочисленной задаче, что уменьшает множество допустимых альтернатив, проверяемых на оптимальность.
Таким образом, эта процедура может быть рассмотрена как схема, «автоматизирующая» перебор вариантов, в которой информация о ранее рассмотренных случаях используется для выделения случаев, которые следует рассматривать далее.
Библиографический список
1. Лэсдон, Л. Оптимизация больших систем / Л. Лэс-дон. - М.: Наука, 1975. - 432 с.
2. Сушков, С.И. Прогнозно-аналитическое моделирование технико-экономических показателей железнодорожных перевозок лесоматериалов / С.И. Сушков // Вестник МГУЛ- Лесной вестник. - 2005. - № 026. 23.11.05.
ДИСТАНЦИОННАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО
состояния технологических и транспортных машин лпк
А.Ю. ТЕСОВСКИЙ, доц. каф. технологиимашиностроенияиремонтаМГУЛ,
А.С. ЛАПИН, ст. преп. каф.управленияавтоматизированнымипроизводствамилесопро-мышленного комплексаМГУЛ
В настоящий момент парк технологических и транспортных машин в ЛПК (Т и ТМ ЛПК) составляет 17815 штук [1]. Острой проблемой остается организация технического сервиса на местах их эксплуатации, то есть непосредственно на лесосеках. Это связано с уменьшением лесного фонда в европейской части и перемещением лесозаготовительной промышленности в глубь континентальной
caf-tmir@mgul.ac.ru части России. К тому же организация объектов технического сервиса в современных экономических условиях связана со значительными капиталовложениями и привлечением квалифицированного персонала.
Потребность в выездном техническом сервисе обусловлена целым рядом факторов. Ключевой из них - высокая стоимость транспортировки техники на стационарный
170
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
К 90-ЛЕТИЮ СПЕЦИАЛЬНОСТИ «ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО»
Технический центр с диспетчерским пунктом
Группировка
спутников
ГЛОНАСС
Т и ТМ ЛПК
Мастерская ремонтно диагностическая передвижная
Рис. 1. Схема системы мониторинга технического состояния Т и ТМ ЛПК в реальном времени
Рис. 2. Структурная схема современной лесной машины
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
171
НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ. ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС
Рис. 3. Структурная схема бортовой информационно-управляющей системы
Контроль за работой механизмов в реальных условиях эксплуатации
Контроль наработки и ремонт в условиях лесосеки
Контроль наработки и ремонт в условиях сервисного центра
Сервер
Отправка информации на завод-изготовитель через Internet
Рис. 4. Основные «сценарии» использования аппаратно-программного комплекса
технический сервисный центр. Трелевочный трактор, который работает в пределах 100— 150 км от технического сервисного центра, доставлять своим ходом до данного предприятия нецелесообразно, его скорость невысока и на дорогу будет потрачено несколько часов плюс топливо и длительное отсутствие
в производственном цикле. За это время машина ремонтно-диагностическая передвижная (МРДП) успеет дважды преодолеть то же самое расстояние. Для негабаритной и тяжелой техники, например валочно-пакетирую-щей машины или сучкорезной машины, доставка своим ходом в принципе невозможна,
172
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
К 90-ЛЕТИЮ СПЕЦИАЛЬНОСТИ «ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО»
необходимо заказывать трал и согласовывать перевозку по дорогам общего пользования с ГИБДД. Доставлять машины в технический сервисный центр целесообразно лишь в том случае, если затраты на транспортировку не превышают экономии от сокращения простоев в техническом сервисе.
Организация технического сервиса Т и ТМ ЛПК на местах эксплуатации позволяет решить ряд важнейших вопросов - это скорость обслуживания, качество и стоимость. Данные работы передаются в аутсорсинг на основе долгосрочных договоров на технический сервис, кроме гарантийных случаев.
Оперативность выполнения работ по техническому сервису зависит от своевременно поступающей информации, оперативности выездных бригад и того, насколько развита стационарная сервисная сеть завода-изготовителя Т и ТМ ЛПК в данном регионе. Для организации поступления оперативной информации об отказах Т и ТМ ЛПК необходимо оснащать их системой мониторинга на базе технологий ГЛОНАСС, сигнал от которой поступает в диспетчерскую технического сервисного центра в автоматическом режиме [2]. Далее происходит осуществление обратной связи с оператором лесозаготовительной машины и проведение первичной диагностики. Затем в системе происходит формирование заявки на необходимые запасные части и проводится отгрузка узлов и комплектующих со склада. После этого осуществляется доставка запасных частей и специалистов до места проведения технических воздействий. Система мониторинга технического состояния Т и ТМ ЛПК на базе технологий ГЛОНАСС позволяет в любой момент времени получать оперативную информацию не только по техническому состоянию, но и отслеживать режимы работы машины, а также осуществлять дистанционную диагностику необходимости проведения технического сервиса в гарантийный и послегарантийный периоды работы машин, накапливать статистическую информацию об отказах. Функционирование системы мониторинга Т и ТМ ЛПК осуществляется по следующей схеме (рис. 1).
Система мониторинга технического состояния Т и ТМ ЛПК состоит из двух частей: бортовой и стационарной.
Бортовая часть системы включает навигационно-связное оборудование (абонентский терминал, антенну системы ГЛОНАСС, антенну канала связи GSM, устройство голосовой (громкой) связи, «тревожную» кнопку) и бортовые датчики, подключенные к терминалу, позволяющие контролировать работу машин и оповещать о возникновении ситуации для вмешательства выездных бригад технического сервиса (рис. 2).
Такие модули, как двигатель (1), электрогидравлическая трансмиссия (2), гидравлический манипулятор (3), харвестерная головка (4), система HMI (5) связываются между собой и другими модулями посредством информационной магистрали лесной машины. В результате управляющая и контрольно-диагностическая информация данных модулей включается в общее информационное пространство лесозаготовительной машины.
Для организации информационной сети в современной технике широко применяется полевая шина (промышленная сеть) CAN. Промышленная сеть CAN (Controller Area Network) была создана в конце 80-х гг. фирмой Bosch как решение для распределенных систем, работающих в режиме реального времени [2].
Одна из первых реализаций CAN применялась в автомобильной электронике, однако сейчас CAN находит применение практически в любых типах машин и промышленных установок, от простейших бытовых приборов до систем управления ускорителями элементарных частиц. В настоящий момент CAN-протокол стандартизован в международном стандарте ISO 11898. Правила обмена и формат передаваемой информации в рамках информационных систем на транспорте регламентируются протоколами CANopen (CAN in Automation) и SAE J1939 (SAE).
Для организации информационного взаимодействия между двигателем, трансмиссией, тормозной системой на большегрузном транспорте и спец. технике в настоящее время наиболее широкое распространение получил стандарт SAE J1939 [3].
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
173
НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ. ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС
Использование данного стандарта подразумевает соответствие применяемых программных и аппаратных средств требованиям, предъявляемым к соединительным линиям и разъемным соединениям, а также протоколу обмена (рис. 3).
Стационарная часть системы мониторинга состояния Т и ТМ ЛПК представляет собой компьютерную систему обработки и хранения данных, блок голосовой связи и специальное диспетчерское программное приложение, разработанное компанией «М2М телематика» специально для мониторинга и управления промышленной техникой [4] (рис. 4).
Основными возможностями программного приложения диспетчерского центра является отображение информации о машинах, удобной для восприятия и дальнейшего анализа формы. Программный комплекс позволяет контролировать в режиме реального времени:
- местоположение, перемещение, скорость и направление движения Т и ТМ ЛПК на цифровой географической карте;
- наработку машины и ее основных агрегатов в мото-часах с начала эксплуатации и за заданный промежуток времени;
- давление масла в системе смазки двигателя и трансмиссии;
- температуру охлаждающей жидкости двигателя, температуру масла в гидросистеме и трансмиссии;
- напряжение бортовой сети;
- засоренность фильтров масла в трансмиссии и гидросистеме.
С помощью предложенной системы
можно
- планировать и контролировать сроки проведения регламентных технических воздействий на технический сервис машин в режиме реального времени;
- определять эффективность использования техники на лесосеке, ее текущую загруженность с учетом фактического времени окончания плановых работ;
- следить за суммарным расходом топлива, его остатком на борту, контролировать его качество;
- вести контроль за расходом и наличием запасных частей, узлов и агрегатов на складах технических центров и у выездных бригад, что позволит прогнозировать складские запасы и рассчитать объемы работ технического сервиса соответствующего парка машин;
- осуществлять взаимодействие с электронными техническими руководствами, что позволит уменьшить время поиска необходимых данных на местах эксплуатации Т и ТМ ЛПК [4].
Возможность фильтрации базы данных по системам машин ЛПК, например, тип и модель, ее заводской и государственный регистрационный номер, наименование эксплуатирующей организации и другая сопутствующая информация по созданию классификаторов отказов с учетом разномарочности машин. Передача данных осуществляется по каналам сотовой связи, на сегодняшний день это один из самых дешевых и надежных способов передачи данных. Объем информации, передаваемый абонентским терминалом, как правило, не превышает по объему 15 Мб в месяц, а по стоимости - 100 руб. в месяц за единицу техники. Собранные данные не пропадают, если связь недоступна, а в полном объеме записываются в память абонентского терминала для последующей передачи пользователю системы после восстановлении связи (черный ящик) [4].
С применением системы мониторинга технического состояния Т и ТМ ЛПК в реальном времени можно снизить производственные издержки, повысить эффективность использования машин и оперативно устранять отказы в гарантийный и послегарантийный периоды эксплуатации техники.
Библиографический список
1. Кондратюк, Д.В. Перспективы развития конкуренции гусеничных лесозаготовительных машин для заготовки древесины / Д.В. Кондратюк, В.М. Крылов // Технология и оборудование лесопромышленного производства: науч. тр. - Вып. 356. - М.: МГУЛ, 2011. - 190 с.
2. CAN in Automation. http://www.can-cia.org
3. SAEа. http://www.sae.org
4. http://www.chetra-im.com
174
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
