CC BY
19
В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХН1ЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ 2000 р. Вип.№10
УДК 625.17
Губенко В.К.1, Парунакян В.Э.2
МЕТОДОЛОГИЯ ФОРМАЛИЗАЦИИ ПРОБЛЕМЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО СОДЕРЖАНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Решение проблемы совершенствования системы технического содержания железных дорог промышленных предприятий требует системного подхода. В статье предложена методология формализации технологической задачи как первого этапа системного анализа.
Эффективная работа предприятий черной металлургии в значительной мере зависит от качества работы транспортного комплекса и, в первую очередь, его ведущего звена - железнодорожного транспорта.
Устойчивая и ритмичная работа железнодорожного транспорта может быть обеспечена только при стабильном состоянии рельсового пути. При этом одной из важнейших проблем повышения уровня технической готовности железнодорожных путей является создание эффективной системы технического содержания (СТС).
Теоретические исследования и опытно-конструкторские работы по усилению железнодорожного пути, созданию путевой техники, а также совершенствованию технологических процессов и методов организации ремонтных и технологических путевых работ, проведенные для условий промышленных предприятий, показали, что они дают определенные положительные результаты.
Однако, в условиях перехода к рыночным методам хозяйствования, спада производства и ограничения финансовых и материальных ресурсов перспективы поддержания технического состояния железнодорожных путей требуют системного подхода, обеспечивающего повышение эффективности всей системы технического содержания железнодорожных путей с решением комплекса технических, технологических и организационных вопросов. [1]
В связи с указанным, имеются все основания отнести СТС железнодорожного пути предприятий, как объекта исследования, к системотехническим комплексам (СТК). Это очевидно из следующего: во-первых, - особенностью объекта является существенная неоднородность, что характеризуется наличием технических, технологических и организационных компонентов, а также людей; во-вторых, - объект рассматривается, прежде всего, как система. [2]
Системный подход, как метод познания процесса, представляет собой теоретическую основу установления закономерностей потерь и восстановления параметрических свойств железнодорожных путей и призван обеспечить целостный, всесторонний и эффективный подход к рассматриваемой проблеме.
В научной литературе имеется значительное число работ, посвященных понятийному аппарату определения состава чадач н роли системотехники, вопросам организации функционирования и оценки эффективности систем, моделированию сложных технических комплексов, а также обслуживанию технических систем.
Наибольший интерес для рассматриваемой проблемы представляют работы [3,4] в которых системная методология применена к анализу использования, обслуживания и повышения эффективности функционирования сложных транспортных объектов. В первом случае это железнодорожный путь, во втором - подвижной состав (вагоны-цистерны).
В работе [3] система организации и технологии ремонта пути представлена как сложная кибернетическая система с прямыми и обратными связями. Считая проблему структуризованной и не производя системных исследований, автор, без достаточного обоснования устанавливает, что
1 ПГТУ, д-р техн. наук, проф.
2 ПГТУ, канд техн.каук, проф.
для условий магистральных железных дорог такая система должна включать следующие взаимосвязанные между собой подсистемы: планирование объемов капитального ремонта пути; распределения объема ремонта по ремонтным предприятиям; планирование размещения производственных баз; организации и технологии ремонта пути; организации движения поездов в период ремонта; управления процессом ремонта пути.
Исследование подсистем осуществляется на основе математического моделирования и последующей их оптимизации. При этом входами в каждую последующую подсистему принимаются выходы из предыдущей подсистемы. Предполагается, что затраты на функционирование всей системы будут суммироваться из затрат на функционирование каждой из подсистем.
Однако, для специфических эксплуатационных условий промышленных предприятий совершенствование СТС ж.д. пути требует иного методического подхода, поскольку в данном случае характер решаемой проблемы с достаточной полнотой не раскрыт и она недостаточно структури-зована.
В этой связи заслуживают внимания методические положения обеспечения готовности парков цистерн к транспортным процессам [4]. Они построены на законах системотехники и позволяют, в частности, выделять, анализировать, оптимизировать и агрегировать систему мер из набора слабо связанных или разрозненных мероприятий.
Особенность этих методических положений заключается в использовании декомпозиции, как приема, снижающего уровень общности системотехнической задачи до практических инженерных расчетов. Декомпозиция используется для расчленения общей задачи системы на взаимосвязанные подзадачи, что позволяет решать их независимо друг от друга с последующим синтезом решений применительно к конкретным условиям эксплуатации объекта.
Учитывая изложенное, при решении рассматриваемой проблемы общие положения аксиоматического метода целесообразно использовать при формировании системного подхода к решению рассматриваемой проблемы и доработать применительно к поставленным задачам.
Под системой технического содержания железнодорожных путей промышленных предприятий понимается совокупность множества взаимосвязанных технических объектов (машин, систем, процессов), объединенных единой целью и общим алгоритмом функционирования. Учитывая указанное, а также слабую структуризацию проблемы на первом этапе необходимо формализовать поставленную технологическую задачу.
СТС ж.д. путей функционирует в условиях действующего производства, при круглосуточной работе производственных агрегатов и обслуживающего их транспорта. Это определяет необходимость их взаимоувязки и выделения специальных перерывов в движении поездов для выполнения ремонтно-путевых работ. Динамика производственно-транспортного процесса обуславливает постоянное воздействие на ремонтно-путевые работы большого числа случайных факторов. [5]
В связи с указанным СТС ж-д. путей предприятий характеризуется:
1) технологическим взаимодействием с производственно-транспортным комплексом предприятия и с внешней средой, а также функционированием в условиях воздействия большого числа факторов;
2) наличием большого числа связанных н взаимодействующих между собой элементов (ж.д. путей, путевой техники, производственного персонала на участках работ, производственной базы);
3) сложностью функций, выполняемых системой, направленных на достижение заданной цели функционирования;
4) наличием источников диагностической (пути, стрелочные переводы) и оперативной (выполнение календарных планов работ) информации, а также информационной сети и звена управления.
В общем виде СТС ж.д. путей предприятий должна обеспечивать решение следующих задач:
- получение диагностических данных и оценки состояния рельсовых путей;
- формирование технико-экономического (годового) плана комплекса ремонтно-путевых и технологических путевых работ и его оптимизацию по ресурсам;
- оперативное (календарное) планирование, а также контроль и оперативное управление хо-
дом работ.
СТС ж.д. путей предприятий, а именно взаимосвязанная совокупность средств, функций, информационных потоков и управляющих воздействий разрабатывается как технология эффек-
тивной подготовки транспортных коммуникаций к обеспечению производственного и перевозочного процессов в ПТС с минимальными затратами ресурсов.
В общем виде постановка технологической задачи (экспликация модели) записывается следующим образом
<Дано {совокупность отдельных объектов путевой схемы {А} в процессе своего функ-
ционирования {В} и комплекс мер по предотвращению деградации пути {X} образуют технологическую систему {S}.
Условия выбора технологического воздействия определяются из анализа функционирования ж.д. пути, его эксплуатационно-технических свойств, состояния и динамики роста неисправностей; меры обеспеченности ресурсами для выполнения работ.
Правилом выбора оптимальной стратегии противодействия деградации пути является разработка на. основе моделей критериев, функций и уравнений-нововведений
на стадии диагностики {D}, планирования {Р} и выполнения работ {М}. Требуется {осуществить выбор параметров технологических характеристик, обеспечивающих поддержание технического состояния ж.д. пути в пределах нормативов при наименьших затратах ресурсов. }>
Для формализации задачи предложена технологическая система {S}, охватывающая множество объектов путевой схемы схемы {А}, множество функциональных процессов {В} и множество управляющих воздействий {I}.
При этом для каждой функциональной операции обеспечение готовности ß £ В в А задано
р ® отношение, а также семейство функций /, управляющих согласованием А и В. В этом случае систему, компонентами которой служат А, множество всех функциональных отношений и управляющих функций ft, назовем технологической системой технического содержания железнодорожных путей и введем для нее следующее обозначение
S<^<A-\pß}ß^B-{fi)i^J> (1)
Такая система может существовать только тогда, когда это можно установить по следующим свойствам, определяющим систему как таковую: целостность и членимость, наличие связей, организация и интегративные качества. [2, 4]
Целостность и членимость СТС означает, что с одной стороны это целостное образование, а с
доугой выделены целостные объекты (элементы4) системы, котооые существуют лишь в системе обеспечения готовности. В качестве показателя, характеризующего целостность и членимость системы используют степень включенности элемента в систему Us. Считают, что при Us>0 элемент включен в систему; Us<0 - элемент не принадлежит системе; Us=0 - положение элемента не определено.
Свойство связи определяется наличием существенных связей между элементами и их свойствами wy„ которые превосходят по мощности (силе) связи этих элементов с элементами, не входящими в систему - W/s. Соответственно это свойство будет выполнимым при условии Wyj> Wys.
Свойство организации проявляется в снижении энтропии (степени неопределенности) системы H(S) по сравнению с энтропией системообразующего фактора H(F), которая определяет возможности создания технологической системы. Это свойство можно ппелставить соотношением
H(S) < H(F) (2)
Интегративные качества технологической системы описывает функция готовности железнодорожных путей к выполнению перевозочного процесса Кг, которая определяется за ремонтный цикл. Проектный коэффициент готовности Кг(тн) отражает уровень технического состояния железнодорожного пути, соответствующий техническим нормативам и должен быть больше существующего Кг(с), то есть
< £(»> (3)
Таким образом, формальная запись условия функционирования СТС пути как целостной системы имеет следующий вид
3 {S} <=> (Us>0; wrs> uys; H(S) < H(F); Kr(c) < Kr(TH)) (4)
С позиции инженерных интересов с помощью декомпозиции осуществляется переход к отдельным задачам, каждая из которых исходит из данной целевой установки - обеспечить готовность железнодорожных путей. Комплекс этих задач представляет конкретную технологическую версию - Ур
Формализованная запись вышеизложенного имеет следующий вид
{ (<1Ь ... , 4; р!
, т„
, тк ) е в } =>
(5)
На основе сформулированных выше условий и ограничений требуется найти такое решение х, принадлежащее области решений X, которые для блоков (1 (диагностика), р (планирование) и т (реализация плана), принадлежащих версии технологической задачи, обеспечивают требуемый уровень технического состояния пути при минимальных затратах. Это требование имеет следующий вид
Найти х,еХ для всех {& р, т) е
при КГ(ТН) > КгСс)
(6)
Таим образом, обобщенная формализованная запись технологической задачи повышения эффективности СТС железнодорожных путей имеет вид
5 <»<А;{рр}реВ;($)1е1> Р{5> еФ Шк>0; \\-уЕ> \\у5; Н(Б) < Н(Р); < Кг£т1,)) {(йи ... , <1п;рь ... ,рт;т1з ... , тк) е в } Найти XI е X для всех (с!, р, ш) е
(?)
Дальнейшее уточнение технологической задачи связано с декомпозицией, описанием цели, критериев и обсуждением путей решения. Это необходимо для того, чтобы свести решение задачи к использованию достаточно простых и известных алгоритмических приемов и вместе с тем существенно приблизить физический смысл ее декомпозиционного состава к реальным вопросам обеспечения готовности железнодорожных путей к обслуживанию производственно-транспортного комплекса.
Перечень ссылок
1. Парунакян В.Э. Повышение эффективности системы технического содержания железных дорог предприятий // В1сник Схвдноукраинського державного ун-ту. - 1999. - №2 - С. 14-19.
2. Николаев В.К, Брук В.М. Системотехника: методы и приложения. - Л.: Машиностроение, 1985. - 199с.
3. Тихомиров В. И. Научные основы совершенствования организации и технологии ремонтов железнодорожного пути: Лис. д-ра техн. наук: 05.22.06/ВНИИЖТ. - Москва, 1986. - 539с.
4. Губенко В.К. Обеспечение готовности заводских парков цистерн в транспортно-технологических системах доставки грузов: Дис. д-ра техн. наук: 05.22.12/ЛИИЖТ. - Ленинград, 1991.-432 с.
5. Парунакян В.Э. Формирование системного подхода к проблеме обеспечения эксплуатационной готовности железнодорожных путей в производственно-транспортных комплексах предприятий//Вестник Приазов. гос.техн.ун-та: Сб. науч. тр.-Мариуполь, 1995.-Вып. 1 - С.230-235.
Губенко Владимир Константинович. Академик ПТ АНУ, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой "Промышленный транспорт", окончил Запорожский машиностроительный институт в 1959 году. Основные направления научно-исследовательской работы - специальный транспорт, рециклинг, логистические системы, моделирование логистической системы морского порта, гармонизация транспортных систем, работа транспорта в СЭЗ.
Парунакян Владимир Эмильевич. Канд. техн. наук, проф. кафедры "Промышленный транспорт", окончил Харьковский горный институт в 1952 году. Основные направления научных исследований - совершенствование системы и снижение затрат на эксплуатацию и ремонт технических средств промышленного железнодорожного транспорта.
