CC BY
36
В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХН1ЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ
Вип. № 12
2002 р.
УДК 625.145
Парунакян В.Э.1
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ТЕХНИЧЕСКОГО СОДЕРЖАНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПУТЕЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ
ПРЕДПРИЯТИЙ
В статье разрабатывается концепция компьютеризации управления техническим содержанием ж.д. путей предприятий, определяются принципы подхода к управлению планированием и выполнением комплекса ремонтно-путевых работ, предлагается обобщенный алгоритм технического содержания ж. д. путей, как основа для создания АСУ.
Интенсивный путь развития СТС ж.д. путей предприятий, обусловленный рыночными условиями хозяйствования, базируется на уточненном определении видов и потребных объемов комплекса ремонтно-путевых работ и обеспечении своевременного и качественного их выполнения за счет применения прогрессивных технологических процессов и эффективных методов организации ремонта и текущего содержания пути. [1]
Ключевым звеном здесь становится создание системы управления техническим содержанием ж.д. путей предприятий, базирующейся на разработке методов, моделей и алгоритмов использования всей информации, собираемой в рамках системы, и её обработки на основе современных математических методов и компьютерных технологий.
Для достижения необходимой информационной обеспеченности и получения существенного эффекта нужны комплексные решения, реализация которых базируется на принципиально новом подходе. Он заключается в необходимости: во-первых - перестройки традиционных форм и методов управления в соответствии с современными требованиями; во-вторых - системного подхода к решению задачи, который означает, что цели и критерии эксплуатации ж.д. пути и система информационного обеспечения должны рассматриваться совместно с соответствующей структуризацией всего комплекса вопросов. [2]
Современные системы технического содержания ж.д. путей, применяемые на магистральных железных дорогах за рубежом, широко и эффективно используют достижения в области компьютерной обработки данных для принятия оптимальных управленческих решений. По данным зарубежных источников только за счет внедрения современных систем управления эксплуатационные расходы путевого хозяйства сокращаются на 20-30 %. [3]
Концепция совершенствования системы управления содержанием ж.д. путей, реализуемая на магистральных дорогах, хорошо согласуется с аналогичной проблемой промышленного транспорта. Вместе с этим следует учитывать, что железные дороги промышленных предприятий характеризуются специфическими особенностями, поскольку выполняют не только транспортные, но и технологические функции по обслуживанию производственных агрегатов и цехов.
Поэтому принимая рассмотренную концепцию в основу решения проблемы управления техническим содержанием ж.д. путей предприятий, принципы, задачи, методы и средства, формирующие систему управления, следует определять с максимальным учетом их специфических особенностей.
Целевой установкой управления техническим содержанием ж.д. путей предприятий является обеспечение их готовности к выполнению производственных и транспортных функций при минимальных затратах. Указанное требование может быть выполнено только при условии формирования реального по потребностям и оптимизированного по ресурсам комплексного плана ремонтно-путевых работ и его практической реализации в установленные
1 ГТГТУ, канд. техн. наук, профессор.
сроки. С другой стороны, это требует эффективного управления системой технического содержания ж.д. путей на всех этапах её функционирования, а основополагающим вопросом является установление принципа управления.
Для управления содержанием таких сложных технических объектов, каким является железнодорожный путь, при планировании ремонтно-путевых работ используют несколько принципиальных подходов: по ресурсу, по надежности и по фактическому состоянию [3].
Множество объектов путевой схемы А предприятия в процессе эксплуатации требуют проведения ремонта или планово-предупредительных работ текущего содержания. Включение
в план ремонтно-путевых работ объекта а (а е М) и назначение работ Ва при использовании
указанных принципов характеризуются следующими положениями.
При управлении по ресурсу предотказное состояние элементов пути характеризуется величиной пропущенного тоннажа, в зависимости от которой устанавливаются нормативы межремонтных сроков. В основу нормативов принимаются данные многолетнего опыта эксплуатации ж.д. путей.
Формирование плана ремонта осуществляется в данном случае по следующей зависимости:
Ва=Ма, Та, Мм), аеМ (1)
где - дата последнего ремонта,
Та - наработка от последнего ремонта,
N - нормативная наработка (ресурс) для назначения планируемого вида технического обслуживания,
М - массив объектов путевой схемы (М с А) сходных по конструкции и условиям эксплуатации и имеющих одинаковый ремонтный цикл.
Управление по надежности не предусматривает установление для объекта эксплуатации фиксированного ресурса наработки, элементы пути должны эксплуатироваться до тех пор, пока интенсивность (частота) отказов не превысит установленный уровень. То есть критерием пред отказного состояния является интенсивность отказов.
В этом случае план ремонта формируется по следующей зависимости:
Ва=/(га, Ян), а^Н (2)
где га -фактическое количество отказов, по которым рассчитывается показатель надежности;
Я — уровень показателя надежности, при котором назначается планируемый вид
технического обслуживания,
Н - массив объектов путевой схемы (Н с А) с одинаковым предельным уровнем надежности.
При управлении по состоянию ресурс для технического объекта также не устанавливается. Характеристика предотказного состояния определяется значением параметров его фактического технического состояния. Элементы ж.д. пути и путь в целом должны эксплуатироваться до тех пор, пока показатели их состояния находятся в пределах допусков, установленных нормативами содержания. При выходе одного или нескольких параметров пути за пределы нормативных допусков выполняются необходимые ремонтные работы. В данном случае формирование плана ремонта производится по следующей зависимости:
Ва=Дхк], СД ] & а (3)
где Хщ - фактическое значение к-то контролируемого параметра (к= 1. 2, .... п) в /-м сечении объекта а,
Ск - предельное значение к-то параметра, при котором объект переходит из состояния Е(2) в состояние /Г1'.
Следовательно, для управления техническим содержанием ж.д. путей по его фактическому состоянию необходим периодический контроль износа элементов верхнего строения и расстройств геометрических параметров пути, то есть диагностический мониторинг.
В зависимости от принятого принципа управления техническим содержанием ж.д. путей, алгоритм формирования и оптимизации комплексного плана ремонтно-путевых работ включает следующие процедуры
и .Д->Я,->Л,->Л->Г,->Я,... (4)
_ *-1
2) ...В, р,(2) С,(к) П, ^ П Г, В,.. (5)
* I
3) ..Д С/ДАО БХт) Д. Я Гг В,.... (6)
где В1 - выполнение ремонтно-путевых работ на 7-ом объекте;
Н! - расчет следующей даты регламентного обслуживания по нормативам;
П! - включение 7-го объекта в проект плана ремонтно-путевых работ;
П - план ремонтно-путевых работ, оптимизированный по ресурсам;
- составление (корректировка) оперативного плана ремонтно-путевых работ и определение сроков выполнения работ по 7-му объекту;
/'( - регистрация отказов элемента пути, определяющего выполнение ремонта;
г - элемент, по которому оценивается критерий надежности (например, рельсы);
С - сравнение количества отказов с нормативной величиной;
к - предельно допустимое число отказов элемента (одиночный выход рельсов в сумме за сок их службы, шт/км.);
и\ - измерение износа элементов пути и расстройств геометрических параметров рельсовой колеи;
At - периодичность проведения диагностического мониторинга;
Sj - сравнение результатов измерений с нормативами содержания пути;
т - предельно допустимая величина износа элемента или геометрического параметра рельсовой колеи, определяемая нормативами содержания пути.
На промышленном транспорте управление системой технического содержания ж.д. путей традиционно осуществляется по нормативам ресурса наработки (формула 1).
Специфической особенностью металлургических предприятий, использующих железнодорожный транспорт, является значительное различие условий эксплуатации железнодорожных путей производственных переделов. Поэтому, даже в пределах одного предприятия имеет место значительная дифференциация ж.д. путей по грузонапряженности (от 0,5-1,0 до 15-25 млн. ткм брутто на 1 км) и осевым нагрузкам (от 230 до 526 кН), что привело к необходимости установления в ремонтных нормативах 11 типов верхнего строения пути со сроком выполнения капитальных ремонтов, назначаемых по предельному износу рельсов, в диапазоне от 5 до 20 лет.
Исследования показали, что при таком многообразии эксплуатационных условий, годовой план ремонтно-путевых работ, формируемый по ресурсу наработки (формула 4), не может адекватно отражать фактическое состояние ж.д. путей, основывается преимущественно на их субъективной оценке и подвергается корректировкам, в процессе которых заменяется более половины запланированных объектов. Иначе говоря, при традиционной системе, план ремонтно-путевых работ предприятий является формальным документом, который может приниматься за основу для обоснования ресурсов на ремонтно-эксплуатационные нужды, но не может обеспечить эффективное управление техническим содержанием ж.д. путей предприятий. С другой стороны, ограничение инвестиций в путевое хозяйство, требует принятия радикальных мер по увеличению ресурса работы пути. [4]
Следовательно, на данном этапе, для предприятий необходим дифференцированный подход к проблеме управления системой технического содержания, адекватно учитывающий
реальную работу ж.д. путей в различных условиях эксплуатации и обеспечивающий реализацию ресурсосберегающих мероприятий.
В настоящее время на магистральных железных дорогах управление техническим содержанием ж.д. путей основывается преимущественно на сочетании нескольких принципов. Такое решение определяется как существующей системой управления и достигнутым уровнем технической эксплуатации ж.д. путей, так и широкими возможностями получения достоверных диагностических данных об их фактическом состоянии. Наиболее часто совместно используются принципы управления по нормативам ресурса наработки и по фактическому состоянию с включением в систему управления эффективного диагностического контроля пути.
На железных дорогах России введена в действие новая система ведения путевого хозяйства, которой установлены следующие принципы управления состоянием ж.д. путей. [5]
В рамках перспективного планирования (на период 5-6 лет) управление осуществляется по нормам периодичности обновления и капитального ремонта в зависимости от ресурса наработки (млн. ткм/ км в год). При этом назначение этих видов работ производится по одиночному выходу рельсов в сумме за срок их службы.
При текущем планировании комплекса ремонтно-путевых работ на конкретных объектах, осуществляется переход от нормативных методов к оценке их фактического состояния по контролируемым параметрам, устанавливаемым при осмотрах и проверках диагностическими средствами.
Переход от нормативных принципов к управлению техническим содержанием по фактическому состоянию пути считается весьма актуальным и для Украинских железных дорог. [6]
Опыт железных дорог показывает, что в условиях предприятий нормативный метод также целесообразно использовать для перспективного (на 2-3 года) планирования мероприятий по техническому содержанию ж.д. путей, с учетом данных прогноза объемов работы транспорта. При этом наработка ресурса ж.д. путей будет определяться расчетом момента времени, когда значение пропущенного тоннажа достигнет установленной нормативной величины, а вид и объем ремонтно-путевых работ определяться экспертным путем с учетом динамики изменения грузонапряженности и перспектив обеспечения ресурсами. Следовательно, к перспективному планированию должны относится ремонтные работы, связанные преимущественно с заменой верхнего строения ж.д. пути, то есть капитальный и средний ремонт.
При текущем (годовом) планировании комплекса ремонтно-путевых работ на конкретных объектах расчетные нормативные показатели корректируются по результатам диагностического контроля и оценки фактического технического состояния ж.д. путей, а формирование плана предусматривает его оптимизацию по ресурсам с целью обеспечения готовности объектов путевой схемы, наиболее важных для производственного процесса.
В период между капитальными ремонтами, по мере пропуска тоннажа, степень соответствия пути эксплуатационным требованиям снижается. Поэтому существенно продлить период его нормальной работы может своевременное выполнение профилактических оздоровительных работ. Следовательно, основу текущего (годового) планирования должны составлять преимущественно профилактические работы по устранению расстройств геометрических параметров ж.д. путей, то есть ПНР текущего содержания. [7]
В этой связи, диагностика становится важным звеном формирования плана и должна обеспечивать получение необходимой информации о техническом состоянии пути, как для перспективного, так и особенно для текущего планирования ремонтно-путевых работ.
С учетом вышеизложенного становится необходимым обоснование периодичности контроля геометрических параметров (формула 6) на основе которой будут определяться технические средства и технология диагностики пути.
Важнейшей задачей управления системой технического содержания ж.д. путей является также обеспечение практической реализации плана ремонтно-путевых работ.
Ремонт ж.д. путей, выполняемый в условиях действующих предприятий, представляет собой сложный процесс с большим числом участников (до 6-8 подразделений), от слаженной
работы которых в течение всего периода его выполнения зависит конечный результат, а также величина затрат транспорта и основного производства.
На ход ремонтных работ постоянно воздействуют различные случайные факторы, имеющие разнообразную природу. Их трудно предвидеть и оценить, но все они в различной мере объективно влияют на ход работ, отклоняя их от заранее запланированных показателей. Это определяет вероятностный характер и самой организации ремонтных работ.
Отмеченные факторы негативно влияют на показатели ремонтных работ, увеличивая сроки их выполнения, трудоемкость и стоимость, а также на транспортный процесс, приводя к сбоям в работе и простоям транспорта, а в ряде случаев к потерям в основном производстве.
Таким образом, существующие методы оперативного планирования и управления организацией ремонтных работ являются неэффективными и не отвечают производственным требованиям.
Как показали исследования, основной причиной создавшегося положения является тот факт, что в механизме принятия управленческих решений разорван контур обратной связи оперативного управления ходом ремонтных работ. Это не позволяет обеспечивать своевременную корректировку оперативного плана при сбоях в производственном процессе выполнения ремонта, требующих перераспределения ресурсов или изменения сроков работ. [7] Существенное повышение эффективности управления организацией ремонтно-путевых работ, то есть восстановление контура обратной связи управления, возможно на основе применения при формировании оперативного плана и при его корректировке в процессе управления вероятностной временной модели с детерминированной сетью, в качестве модели производственного процесса, а также компьютерных технологий и ЭВМ для их расчета. [8]
При оперативном управлении по предложенному методу управляющая функция у имеет следующий вид
y,=f(ATtj, г,, Тдир) (7)
где ДТ - превышение фактических сроков работ на 7-ом участке по сравнению с
U
плановыми;
г. - ресурсы, выделенные на ремонт 7-го объекта;
Тдир - директивный срок выполнения работ на -ом объекте.
При этом алгоритм формирования и реализации оперативного плана организации ремонтно-путевых работ включает следующие процедуры
f-1
Г, (Ry Ву —> М у) j от 1 don (8)
где Ry - составление и согласование с соисполнителями графика выполнения работ на
j-ом участке 7-го объекта;
В у - выполнение работ на /-ом участке;
Му - сравнение плановых показателей и фактических затрат времени и ресурсов; п - количество участков на объекте ремонта.
Обобщенный алгоритм управления системой технического содержания ж.д. путей предприятий с применением предложенных принципов на этапах формирования плана ремонтно-путевых работ и его практической реализации представлен на рисунке.
Таким образом, определен круг задач, решение которых позволит осуществить переход на более эффективную систему управления техническим содержанием железнодорожных путей предприятий. Он включает: диагностику и комплексную оценку состояния ж.д. путей, технико-экономическое планирование с учетом фактического состояния ж.д. путей и оптимизацией плана, оперативное планирование с применением современных методов управления организацией работ, а также оценку технико-экономических показателей системы технического содержания и показателя готовности пути.
Приведенный алгоритм справедлив при применении любого принципа управления. Отличия заключаются только в математических методах решения задач. При управлении по фактическому состоянию пути перечисленные задачи, особенно по комплексной оценке
состояния пути и планированию ремонта, а также по управлению его выполнением могут быть решены только с применением компьютерных технологий и ЭВМ.
Рис. - Обобщенный алгоритм управления системой технического содержания железнодорожных путей предприятия.
В связи с указанным, для перехода на более эффективную систему управления техническим содержанием ж.д. путей предприятий, адаптируются имеющиеся и разрабатываются новые математические методы и алгоритмы решения перечисленных выше задач с целью их реализации в виде взаимосвязанных программных комплексов и, на этой основе, создания автоматизированной системы управления "АСУ-путь". [9]
Выводы
1. Ключевым звеном интенсификации развития системы технического содержания ж.д. путей предприятий становится управление, базирующееся на разработке методов, моделей и алгоритмов использования всей собираемой информации и её обработки математическими методами с применением компьютерных технологий и ЭВМ.
2. Для этого необходимо:
- при формировании плана ремонта совместно использовать принципы планирования по нормативам ресурса наработки и фактическому состоянию пути, на основе диагностической информации и оптимизации плана по ресурсам;
- на этапе выполнения плана - применить современный метод моделирования производственного процесса с компьютерным расчетом вероятностных показателей ремонта.
3. Реализация задач управления, определенных обобщенным алгоритмом, требует объединения математических методов и алгоритмов, разработанных для их решения, во взаимосвязанный программный комплекс и на этой основе создания "АСУ-путь" предприятия.
Перечень ссылок
1. Яковлев В.Ф., Парунакян В.Э. О развитии путевого хозяйства предприятий. // Промышленный транспорт. - 1980. - № 10 - С. 2-4
2. Парунакян В.Э. Формирование системного подхода к проблеме обеспечения готовности ж.д. путей в производственно-транспортных комплексах предприятий. //Вестник Призов.гос.техн.ун-та: Сб. науч. тр. - Мариуполь, 1995,- Вып. 1. - С. 230-234.
3. Мишин В.В., Пеезнер В.О. Управление техническим состоянием пути. // Железнодорожный транспорт. - 1999. - № 12 - С. 66-69.
4. Парунакян В.Э. Повышение эффективности системы технического содержания железных дорог предприятий. //Вюник СУДУ. Сер ¡я ПТ - Луганськ, 1999. - С. 14-22
5. Каменский Б.В. Новая система ведения путевого хозяйства. // Железнодорожный транспорт. - 1995. - № 9 - С. 31-39.
6. Рыбкин В.В. Оптимизация системы ведения путевого хозяйства в новых условиях эксплуатации железных дорог Украины. Автореф. дис. д-ра техн. наук: 05.22.06 / Днепропетр. гос. техн. ун-т ж.д. транспорта. - Днепропетровск: 1999. - 37 с.
7. Парунакян В.Э., Гусев Ю.В. Повышение эффективности управления ремонтом железнодорожных путей предприятий на основе моделирования производственного процесса. // Вюник Приазов.держ.техн.ун-ту: 36. наук. пр. - Мар1уполь, 2001. - вип. 11. -С.277-282.
8. Парунакян В.Э., Гусев Ю.В. Метод оптимизации ремонтного цикла железнодорожных путей с применением динамического программирования. // Вестник Приазов.гос.техн.ун-та: Сб. науч. тр. - Мариуполь, 1996. - Вып. 2. - С.225-227.
9. Парунакян В.Э. Концепция создания АСУ техническим содержанием железных дорог предприятий. // Вюник Приазов.держ.техн.ун-ту: 36. наук. пр. - Мар1уполь, 2000. - Вип. 9. - С.236-241.
Парунакян Владимир Эмильевич. Канд. техн. наук, профессор, 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.
Статья поступила 15. 03.2002
