CC BY
24
ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА
УДК 691.327
ТИТОВ МИХАИЛ МИХАЙЛОВИЧ, докт. техн. наук, доцент, agd_tmm48@mail. ru Новосибирский государственный архитектурно-строител ьный университет,
630008, г. Новосибирск, ул. Ленинградская, 113 НЕДАВНИЙ ОЛЕГ ИВАНОВИЧ, докт. техн. наук, профессор, kirpich@mail. tomsknet. ru
Томский государственный архитектурно-строительный университет, 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2
КУЗНЕЦОВ СЕРГЕЙ МИХАЙЛОВИЧ, канд. техн. наук, доцент, ksm56@yandex. ru
СЕРОВ МИХАИЛ ЮРЬЕВИЧ, инженер, serov_m@mail. ru
Сибирский государственный университет путей сообщения,
630049, г. Новосибирск, ул. Д. Ковальчук, 191
ОЦЕНКА ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ БЕТОННЫХ РАБОТ
Предложена имитационная модель работы комплектов строительных машин для производства бетонных работ. Посредством этой модели можно оценить эффективность выбора машин и организационно-технологическую надежность их работы на любом строительном объекте.
Ключевые слова: организационно-технологическая надежность; комплекты строительных машин; бетонные работы; имитационное моделирование.
TITOV, MIKHAIL MIKHAILOVOCH, Dr. Tech. Sc., Assoc. Prof., agd_tmm48@mail. ru
Novosibirsk State University of Architecture and Building,
113 Leningraskaya st., Novosibirsk, 630008, Russia NEDAVNIY, OLEG IVANOVICH, Prof Dr. Tech. Sc., kirpiсh@mail. tomsknet. ru
Tomsk State University of Architecture and Building,
2 Solyanaya sq., Tomsk, 634003, Russia
KUZNETSOV, SERGEY MIKHAILOVICH, Ph. D, Assoc. Prof.,
© М.М. Титов, О.И. Недавний, С.М. Кузнецов, М.Ю. Серов, 2013
ksm56@yandex. ru
SEROV, MIKHAIL YURYEVICH, engineer, serov_m@mail. ru
Siberian State University of Railway Transport,
191 D. Kovalchuk st., Novosibirsk, 630049, Russia
ESTIMATION OF ORGANIZATIONAL-TECHNOLOGICAL RELIABILITY OF BUILDING MACHINES AT CONCRETE MAKING
The imitating model of work of complete sets of building machines for concrete making has been offered. By means of this model it is possible to estimate efficiency of a choice of machines and their organizational-technological reliability of work at any construction project.
Keywords: organizational and technological reliability; sets of construction machines; concrete work; simulation modeling.
В настоящее время существует пять способов оценки организационнотехнологической надежности работы строительных машин: с использованием статистических моделей [1]; с использованием вероятностных экономикоматематических моделей [2]; с использованием имитационных моделей [3]; аналитический; метод экспертных оценок.
Для оценки организационно-технологической надежности (ОТН) работы строительных машин авторами предложено использовать различные имитационные модели строительных процессов. Под имитационным моделированием понимается воспроизведение процессов, происходящих в системе, с искусственной имитацией случайных величин, от которых зависят эти процессы, с использованием датчиков случайных чисел. Имитационная модель позволяет учесть влияние возможных реакций на различные ситуации, возникающие при строительстве, на эффективность принимаемого организационно-технологического решения. Одним из основных факторов, влияющих на реализацию календарных планов при строительстве сооружений, является ОТН работы машин при производстве бетонных работ. Под организационнотехнологической надежностью понимается вероятность достижения проектных (рекомендуемых) параметров механизированного строительного производства. При оценке ОТН учтены случайный характер изменения параметров работ специализированных по видам работ комплектов машин (СКМ) и вероятность организационно-технологических отклонений [4].
Схема оценки организационно-технологической надежности работы машин при производстве бетонных процессов приведена на рис. 1.
По схеме, приведенной на рис. 1, разработана программа OTH, предназначенная для автоматизации расчета продолжительности и организационнотехнологической надежности строительных машин при производстве бетонных работ на строительной площадке. Алгоритм обоснования организационно-технологической надежности производства бетонных работ составлен с использованием метода Монте-Карло.
База справочной информации
Подбор состава бетонной смеси
Создание модели технологии бетонных работ
Формирование расчётной схемы технологии бетонных работ
I
Подготовка данных для расчёта параметров бетонных работ
Формирование возможных вариантов комплектов машин и механизмов
Нет
Рекомендации по применению строительных машин и механизмов
Создание технологических схем, карт и проектов производства бетонных работ
Увязка данной
модели с
► другими
1 составляющими
комплексного
процесса
Расчёт потребности в
Формирование строительных материалах для
вариантов производства бетонных работ
Выбор из базы данных машин и механизмов для формирования комплектов
Формирование выборки по комплектам строительных машин и механизмов
Расчёт ТЭП комплектов при заданной ОТН работы машин и выбор лучшего комплекта
База данных по строительным материалам и конструкциям
База данных по строительным машинам и механизмам
Выборка по комплектам строительных машин и механизмов
Рис. 1. Схема оценки организационно-технологической надежности работы машин при производстве бетонных процессов
Формирование СКМ начинается с подбора состава бетона. На следующем этапе осуществляется выбор бетоносмесительной установки (БСУ). Да-
лее подбирается комплект машин для транспортировки бетонной смеси на основе следующих формул и ограничений [3]
зам с в
П _ 3600 ,ут • У^, • Т„ • К
с П _1 taт
Рат > т •Кам • Убс
V*. _т•¥,,
V > гб,
куз абв -
L„
А.
t — t +
ат погр
грУж , + + пор
К рэзгр К
груж пор
? — т • ^ ,
погр бс ’
t — ? + ? + ? + ? ,
разгр под оч оп ман ’
V
х — _^,
разгр п ’
бн
t — t +
ат погр
■ + t +
разгр
t — t • N.
ат погр
ж
t — t — t ,
о ат ат ’
ж t ат * t ат
— 1 < N <
t погр t погр
+1,
ь < ь < ь ,
груж груж груж '
ь < ь < ь
пор — пор — пор ’
Vн < V < Vк
груж груж груж
Vн < V < Vк
пор пор пор
Т н < т < тк
с с с ’
Квн < Кв < Квк,
^бс < tбс < ^бс ,
tн < t < f ,
разгр разгр разгр ’
Убс < Уг < уббс,
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
(14)
(15)
(16)
(17)
(18)
(19)
(20)
(21)
где Пс- сменная производительность бетоносмесителей циклического действия; п - количество проектировок; tат - время цикла автотранспортного про*
цесса, с; t¡п: - время цикла транспортного процесса при времени ожидания, равном нулю, с; tо - время ожидания погрузки, с; N - необходимое количество автотранспорта, исходя из условия обеспечения непрерывной работы ведущей
машины - БСУ и дальности возки бетонной смеси; - вместимость кузова автотранспорта, м3; Рат - грузоподъемность автотранспорта, т; [г] - целая часть числа г.
В формулах и ограничениях (1) - (21) равномерно распределенными случайными величинами являются: Тс - продолжительность смены, ч; Кв -коэффициент использования машины по времени, учитывающий неизбежные внутрисменные простои, вызванные технологией и организацией работы машин; Узам — объем замеса, м3; т - число замесов, загружаемых в кузов автотранспорта, шт.; Ь , Ь - расчетное расстояние перемещения бетонной смеси
г ’ ’ груж пор ГГ* .Г '
и длина пути порожнего хода автотранспорта, км; V , Vпор - скорость движения груженого и порожнего автотранспорта, км/ч; ^ - время разгрузки
автотранспорта с учетом установки машины под разгрузку, с; tбс - продолжительность цикла БСУ, с; убс - объемная плотность бетонной смеси, т/м3.
Пределы изменения указанных случайных величин определяются сле-
/ттИ /т-тк
дующими параметрами: Тс и Тс - минимальной и максимальной продолжительностью смены, ч; К и К^- минимальным и максимальным коэффициентом использования машины по времени; Ьруж и Ьгруж - минимальным и максимальным расстоянием перемещения грунта автомобилем-самосвалом, м; ЬЛор и Ьпор - минимальной и максимальной длиной пути порожнего хода самосвала, м; ^уж и ^уж - минимальной и максимальной скоростью движения груженого автотранспорта, м/с; ^^и ^Лор- минимальной и максимальной скоростью движения порожнего автотранспорта, м/с; Тсн и Тск - минимальной и максимальной продолжительностью смены, ч; Кнн и Кнк - минимальным и максимальным коэффициентом наполнения ковша; Квн и Квк - минимальным и максимальным коэффициентом использования машины по времени; Крн и К* - минимальным и максимальным коэффициентом разрыхления
грунта; ^с и tKс - минимальной и максимальной продолжительностью цикла БСУ, с; ^ и ^г - минимальной и максимальной продолжительностью разгрузки автотранспорта, с; у^с и у^с - минимальной и максимальной плотностью бетонной смеси, т/м3.
На следующем этапе подбирается бетононасос или кран с бадьей для транспортировки и укладки бетонной смеси. Далее подбирается вибратор для уплотнения бетонной смеси. Выбор СКМ осуществляется в соответствии с методикой формирования комплекса машин, разработанной в Сибирском государственном университете путей сообщения [5].
В качестве примера в табл. 1 приведены показатели машин для производства бетонных работ при строительстве монолитного сооружения в г. Новосибирске.
Таблица 1
Показатели машин для производства бетонных работ
Характеристики Показатель Величина
Общие Дальность возки бетонной смеси, км 10,0
Плотность бетонной смеси, т/м3 2,40
Подвижность бетонной смеси, см 18,0
БСУ Вид: Принудительный
Марка: СБ-138А
Стоимость машино-часа, руб. 20,89
Заработная плата за час, руб. 10,06
Объём замеса, м3 0,30
Время цикла бетоносмесителя, с 90
Автотранспорта Вид: Автобетоносмеситель
Марка: АБС-5
Стоимость машино-часа, руб. 98,97
Заработная плата за час, руб. 24,98
Вместимость кузова, м3 5,0
Грузоподъёмность, т 9,5
Масса, т 9,85
Время установки под погрузку, с 30
Время выгрузки бетонной смеси, с 480
Средняя скорость возки, км/ч 23,5
Бетоноукладчика Вид: Бетононасос
Марка: СБ-95
Стоимость машино-часа, руб. 223,54
Заработная плата за час, руб. 16,44
Производительность, м3/ч 25,0
Вибратора Вид: Глубинный
Марка: ИВ-112
Стоимость машино-часа, руб. 1,90
Диаметр рабочей части, мм 51
Частота, Г ц 285
Длина вибронаконечника, мм 400
Время цикла вибрирования, с 90
На рис. 2 и 3 показаны зависимости плотности распределения вероятности и себестоимости производства 100 м3 бетонных работ от производительности СКМ (ВМ).
.. 7^ N
А \
/ \ Ч| к"-
1 і
-Ул-
РиС. 2. Плотность распределения вероятности при работе СКМ
Рис. 3. Стоимость производства 100 м3 бетонной смеси СКМ
В результате исследований была выявлена зависимость стоимости производства работ СКМ (Сі) от производительности СКМ (табл. 2) и организационно-технологической надежности (табл. 3).
Таблица 2
Модель стоимости производства работ Сі(Вм) СКМ
Многофакторная модель Значимость переменной, %
С1 = +18811,9 -
-9708,317 • Вм 73,34
+1596,815 • Вм2 26,66
Таблица 3
Модель стоимости производства работ С1(ОТН) СКМ
Многофакторная модель Значимость переменной, %
С = +4355,2 -
+29,74 • ОТН 100
В табл. 4 приведены основные характеристики рассмотренных выше моделей работы СКМ.
Таблица 4
Характеристики моделей СКМ
Показатель Модель Q(BM) Модель Сі(ОТН)
Доля объясненной вариации, % 99,6 96,1
Коэффициент множественной корреляции 0,99 0,98
Средний отклик 6046,1 5511,3
Стандартная ошибка в % от среднего отклика 1,79 3,99
Стандартная ошибка 108,2 220,0
Общий F-критерий регрессии 49432,2 7077,0
Табличное значение общего F-критерия 3,85 3,85
Выводы
1. Предложен единый метод оценки организационно-технологической надёжности работы специализированного комплекта машин при производстве бетонных работ на строительной площадке, позволяющий прогнозировать основные технико-экономические показатели этих работ. Этот метод является универсальным, и его можно использовать для оценки организационнотехнологической надежности работы любого специализированного комплекта машин при производстве строительно-монтажных работ на реальных строительных объектах.
2. Рекомендуется при оптимизации работы парков, комплексов, комплектов и работы отдельных машин учитывать организационно-технологическую надежность их работы, что способствует повышению организационнотехнологической надежности строительства в целом, составлению более рациональных планов организации строительства, планов производства работ и календарных графиков производства строительно-монтажных работ.
Библиографический список
1. Гныря, А.И. Организационно-технологическая надежность устройств для электроразогрева бетонных смесей / А.И. Гныря, М.М. Титов, С.М. Кузнецов // Механизация строительства. - 2011. - № 3. - С. 2-5.
2. Кузнецов, С.М. Вероятностная модель работы многоступенчатых гидротранспортных систем / С.М. Кузнецов, Е.В. Лизунов, А.В. Щербаков // Изв. вузов. Строительство. -2006. - № 9. - С. 33-41.
3. Кузнецов, С.М. Имитационные модели для оценки организационно-технологической надежности при производстве бетонных работ / С.М. Кузнецов, М.Ю. Серов, М.М. Титов // Механизация строительства. - 2010. - № 8. - С. 27-30.
4. Пермяков, В.Б. Оценка организационно-технологической надежности работы строительных машин / В.Б. Пермяков, С.М. Кузнецов // Механизация строительства. - 2008. -№ 11. - С. 24-29.
5. Исаков, А.Л. Оптимизация работы комплекса машин при строительстве объектов / А.Л. Исаков, К.С. Кузнецова, С.М. Кузнецов // Изв. вузов. Строительство. - 2012. - № 1. - С. 52-57.
References
1. Gnyrja A.I., Titov M.M., Kuznecov S.M. Organizacionno-tehnologicheskaja nadezhnost' ustro-jstv dlja jelektrorazogreva betonnyh smesej [Organizational-technological reliability of devices for an electrowarming up of concrete mixes] // Mehanizacija stroitel'stva [Building mechanisation]. - 2011. - No 3. - P. 2-5.
2. Kuznecov S.M., Lizunov E.V., Shherbakov A.V. Verojatnostnaja model' raboty mnogostupen-chatyh gidrotransportnyh sistem [Probabilistic model of the multi-stage hydrotransport systems] // Izv. vuzov. Stroitel'stvo [News of Higher Education Institutions. Construction.]. -2006. - No. 9. - P. 33-41.
3. Kuznecov S.M., Serov M.Ju., Titov M.M. Imitacionnye modeli dlja ocenki organizacionno-tehnologicheskoj nadezhnosti pri proizvodstve betonnyh rabot [Simulation models to assess the organizational and technical reliability at production of concrete] // Mehanizacija stroitel'stva [Building mechanisation]. - 2010. - No. 8. - P. 27-30.
4. Permjakov V.B., Kuznecov S.M. Ocenka organizacionno-tehnologicheskoj nadezhnosti raboty stroitel'nyh mashin [Estimation of organizational- technological reliability of building machines ] // Mehanizacija stroitel'stva [Building mechanisation]. - 2008. - No. 11. - P. 24-29.
5. Isakov A.L., Kuznecova K.S., Kuznecov S.M. Optimizacija raboty kompleksa mashin pri stroitel'stve objektov [Optimization of work of complex machinery at construction of objects] // Izv. vuzov. Stroitel'stvo [News of Higher Education Institutions. Construction]. - 2012. -No. 1. - P. 52-57.
