CC BY
13
В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХН1ЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ 2005 р. Вип. № 15
УДК 629.353:656.135.2
Парунакян В.Э.1, Помазков М.В.2
ПРИНЦИПЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИМ СОДЕРЖАНИЕМ БОЛЬШЕГРУЗНЫХ АВТОСАМОСВАЛОВ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПЕРЕВОЗКАХ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ КОМБИНАТОВ
Проанализированы технологические перевозки, выполняемые большегрузными автосамосвалами. Установлено несоответствие базовых показателей, определяющих техническое содержание машин, видам, характеру и условиям перевозок. Разработаны технические показатели и экономические критерии, обеспечивающие совершенствование системы управления техническим содержанием этих машин.
Переход на рыночные механизмы хозяйствования обозначил необходимость сокращения транспортных издержек при обслуживании производственного процесса металлургических комбинатов. Одним из путей решения этой проблемы явился перевод ряда технологических грузопотоков агломерационного и сталеплавильного производства на автомобильный транспорт, а также замена существующих автомобилей на машины большей грузоподъемности. [1]
С этой целью на предприятиях были расширены масштабы применения и увеличен парк большегрузных автосамосвалов. Для применения были выбраны импортные карьерные автосамосвалы типа БелАЗ-540 и БелАЗ-7540 грузоподъемностью 27 и 30т. Значительная стоимость обуславливала при этом необходимость интенсивного использования машин по производительности и времени. С другой стороны, система технического обслуживания и ремонта большегрузных самосвалов должна основываться на таком показателе транспортной работы, который позволял бы, в специфических условиях металлургических предприятий, оценивать технический ресурс машин и принимать, адекватные их состоянию, управленческие решения.
В настоящее время, в основу управления техническим обслуживанием и ремонтом большегрузных автосамосвалов принят показатели пробега и срока службы машин. Однако эти показатели, отражая количественную сторону транспортной работы, не могут достаточно полно и объективно оценить техническое состояние, определить величину наработки и остаточный ресурс работы машин. Поэтому методы управления техническим содержанием машин не согласуются с условиями, характером и режимом работы, что приводит к росту затрат на внеплановые ремонты и производственным потерям.
Вопросы использования большегрузных автосамосвалов на металлургических комбинатах освещены в технической литературе недостаточно.
Поэтому представляет интерес опыт решения данных вопросов, имеющийся на автомобильном транспорте угольных и рудных карьеров[2,3,4].
Целью настоящей статьи является обоснование и выбор базового показателя и критерия эффективности для управления системой технического обслуживания и ремонта большегрузных автосамосвалов применительно к условиям технологических перевозок металлургических заводов.
Технико-эксплуатационные показатели транспортной работы, выполняемой этими машинами, на наиболее характерных грузопотоках приведены в таблице.
1 ГТГТУ, д-р техн. наук, проф.
2 ПГТУ, ст. препод.
Таблица - Основные показатели работы, выполняемой большегрузными автосамосвалами на технологических перевозках (средние значения)
Вид Расстояние Кол-во Продолжи- Транспортный Физико- Дополни-
перевози- транспор- ездок I тельность путь на 1 механические тельные
мого груза тирования, км сутки ездки, час грузовую операцию, км свойства груза операции
Мокрый 2,0 56 0,42 1,0 Жидкое Очистка
шлам состояние кузова
Шлак доменный 2,4 52 0,46 1,0 Температура +100С° ДО -
Шлак мартенов. 6,4 20 1,2 3,2 Температура +500С0 ДО -
Шлак конвертерн. 17,0 12 1,9 8,0 Температура +500С0 до -
Анализ работы технологического автотранспорта на металлургических предприятиях показал, что по виду транспортной работы, рассматриваемые перевозки можно разделить на три группы: короткобежные (до 2,4 км) высокой интенсивности со значительной грузовой составляющей; перевозки средней дальности (до 6,4 км) и интенсивности; дальние перевозки (до 17 км) в режиме транспортной работы. В то же время, по характеру и содержанию технологические перевозки имеют существенные специфические особенности, которые заключаются, прежде всего, в функциональной связи работы транспортных средств с работой производственных агрегатов по объему груза (сырья, полуфабрикатов, производственных отходов), сроках его доставки и вывозки, а также физико-механических свойствах транспортируемых грузов (температуре, влажности, абразивности, фракционном составе и др.).
Это определяет весьма широкий диапазон, нестационарность и высокие значения нагрузочных характеристик: по грузоподъемности, мощности двигателя, скоростным, температурным и другим режимам работы основных агрегатов и машин в целом, которые не соответствуют конструктивным характеристикам и приводят к сокращению ресурса их работы.
При существующей системе управления техническим содержанием большегрузных автосамосвалов ресурс наработки узлов и работоспособность машин оценивается по величине пробега (км) и сроку их службы (лет), которые не учитывают особенностей технологических перевозок и не могут адекватно отразить техническое состояние машин. На практике это приводит к тому, что наработка ресурса у машин опережает нормативные показатели. Однако, эксплуатация таких машин продолжается несмотря на значительный рост затрат на техническое содержание и производственные потери связанные с их внеплановым простоем. По данным предприятия в эту группу входит около четверти списочного парка автосамосвалов. При этом, трудовые и материальные затраты на их техническое содержание достигают трети общих эксплуатационных затрат, а средний простой на внеплановых ремонтах составляет 90-115 дней в год.
Следовательно, одной из основных задач совершенствования системы управления техническим содержанием технологических автосамосвалов является выбор комплексного показателя, адекватно отражающего условия работы, техническое состояние и ресурс наработки машин.
Анализ показал, что в условиях открытых разработок в качестве базового технического показателя применяется объем перевозок (С) тонн), который выражается через производительность (выработку) машины за расчетный период (Тр, смена, сутки, год). [3]
Сменная эксплуатационная производительность карьерных автосамосвалов (С) кэ) определяется зависимостью.
Ок = а -к -к • —,т (1)
1 п
где С]Г1 - грузоподъемность паспортная, т; кг - коэффициент использования грузоподъемности; кв -коэффициент использования сменного времени; Тсм - продолжительность смены, ч; - время рейса, ч.
Данный подход научно обоснован и апробирован в практике карьеров, что дает основание для его применения на технологических перевозках металлургических комбинатов. При этом необходимо дополнительно учитывать, что транспортно-грузовой процесс технологических перевозок носит стохастический характер.
Однако, исходя из поставленной в статье задачи, формула (1) не дает законченного решения по базовому показателю для технологических перевозок, поскольку не учитывает зависимости входящих в нее компонентов от физико-механических характеристик груза. Поэтому необходим дополнительный показатель для оценки трудности транспортирования различного груза.
На карьерном транспорте в качестве физико-технической основы сравнения грузов по сопротивлению перемещению (зависящему от их свойств) предложен относительный показатель трудности транспортирования грузов [4].
Этот показатель устанавливается из следующих предпосылок: объемная масса, прочность, температура, абразивность и кусковатость перевозимого груза в значительной мере определяет выбор типа автосамосвала, степень использования грузоподъемности и емкости кузова, износостойкость, наработку на ресурс и в итоге, производительность машин;
налипание и примерзание грузов к рабочим поверхностям кузовов обусловлено их влажностью, содержанием глинистых частиц, временем транспортирования и температурой воздуха. Предотвращение этих явлений и очистка кузовов обеспечивают дополнительное повышение производительности автосамосвалов.
На их основе для определения фактической величины показателя трудности транспортирования (Пхф) предложено эмпирическое выражение
Птф = 0,6у + 5с1срА + 20Д¥пВС, (2)
где: у - объемная масса груза (в образце), кгс/дм2; с1ф - средний размер кусков груза в кузове, м;
ДУ - влажность груза (в долях единицы); п - содержание глинистых частиц (в долях
единицы). При этом
А = 1 + 0,01стсдв, В = 1 + \ё(Т - 1),С = 1 - 0,025 I, (3)
где стСДв - сопротивление пород сдвигу (в образце), кгс/см2; Т - продолжительность
транспортирования, ч; температура воздуха, °С (учитывается только при I < 0°С).
Предложены паспортные показатели трудности транспортирования грузов для карьерных автомобилей (Пхп). Для автосамосвалов грузоподъемностью 10 - 6 0 т Пхп = 4,5 - 5.
Коэффициент трудности транспортирования грузов (кп) определяется по формуле
кшш = ' (4)
Предложенная методика определения кГ| позволяет для условий карьерных перевозок достаточно полно и объективно оценить трудность перевозимого груза. Для технологических перевозок металлургических комбинатов необходима доработка данной методики. При этом, в первую очередь должна быть учтена высокая температура перевозимого груза (до 500°С), оказывающая негативное влияние как на конструкцию машины, так и на процесс транспортирования. Наличие такого показателя позволит определять трудность транспортирования грузов на различных грузопотоках.
Таким образом, определение величины коэффициента трудности транспортирования и включение его в формулу (1) дает возможность получить комплексный базовый показатель -сменную эксплуатационную производительность автосамосвалов на технологических перевозках (СЬк™), которая выражается формулой:
0тп _
эк
а •к • к -Т •В•у
"п п в см ' т
Кр+Р- Ч,:
пр
где Р - коэффициент использования пробега; V-, - приведенная техническая скорость движения, км/ч; 1ф - груженый пробег, км; I - продолжительность погрузочно-разгрузочных работ за рейс, ч.
Формула (5) позволяет определять и оценивать влияние каждого из показателей, входящих в нее, на величину производительности машины, используемой на различных грузопотоках и в разных условиях эксплуатации.
Другим важным вопросом формирования системы управления техническим содержанием содержанием большегрузных автосамосвалов является выбор критерия оптимальности. Поскольку на технологических перевозках эксплуатация автосамосвалов характеризуется ограниченным амортизационным сроком (5-6 лет) задача управления сводится, по существу, к обоснованию экономически оправданных сроков замены старых машин, новыми. При этом в качестве критерия оптимальности принимаются общие стоимостные затраты на техническое содержание машин за весь период эксплуатации [5].
Анализ показал, что оптимальное управление в рассматриваемом случае представляет собой задачу шагового процесса оптимизации, а для ее решения целесообразно применение динамического программирования с использованием принципа оптимальности Р. Беллмана [6].
В общем виде задача заключается в следующем. Для расчетного периода нужно определить оптимальную политику замены машины. Иначе говоря, для каждого года в расчетном периоде нужно решить - сохранить машину в эксплуатации или заменить ее новой с тем, чтобы суммарная прибыль (доход) за расчетный период была максимальной.
К основным функциональным характеристикам параметров автосамосвалов относятся: I,-возраст машины (1=0,1,2,. ,.,п):1=0 соответствует применению новой машины; 1=1-использование машины со сроком службы один год и т.д.; г(Ч)-стои\юсть продукции (транспортной услуги) производимой за год на машине возраста I: и(0 - эксплуатационные затраты за год для машины возраста I: э^-остаточная стоимость машины возраста I: р-цена новой машины; ^-начальный возраст машины; Ы-количсство лет в расчетном периоде, в каждом из которых необходимо решить, сохранить или заменить машину.
Функция дохода ^(О определяет суммарный доход за последние п лет, создаваемый машиной, возраст которой на начало периода из п лет составил I лет. С помощью функций Г|(Ч). Г:(Ч).....Г,/!.) проанализируем задачу динамического программирования и выберем оптимальную стратегию замены. Очевидно, если будет вычислена Г\(10 при 1=1.„ и найдена политика замен, обеспечивающая максимальный доход за плановый период, то это и будет решением задачи. Согласно алгоритму динамического программирования задача должна решаться с конца - справа налево (в соответствии с ростом параметра п и снижением параметра так как на последнем этапе процесса планирования можно действовать без учета предидущих этапов и считать, что оптимальная политика на последнем этапе должна обеспечить максимальный доход за последний год.
Функциональное уравнение, отражающее при этом возможные решения, имеет вид
ш-и(0
/, (п = тах<^ (6)
Уравнение отражает две возможные стратегии: сохранение машины и получение за последний год максимального дохода: п(Ч)-и(Ч): покупка новой машины, что обеспечит за последний год доход: - р+г(0)- -и(0).
Решение о замене имеющейся машины возраста I на новую принемается при следующем условии
8(0-р + г(0)-и(0)>га)-и(0 (7)
Имеющуюся машину следует сохранить в случае
- р + г(0) - и(0) < г(0 - и(0 Для последующего шага основное функциональное управление имеет вид
(9)
В дальнейшем, при переходе к последующему шагу возраст машины увеличивается от I до (1+1), а число шагов уменьшается от>1до (N-1).
Метод динамического программирования дает возможность проводить глубокий анализ задач управления техническим содержанием большегрузных автосамосвалов.
Предложенные принципы создают основу для совершенствования системы управления техническим содержанием большегрузных автосамосвалов. Дальнейшие исследования рассматриваемой проблемы должны быть направлены на разработку моделей и алгоритмов определения коэффициента трудности транспортирования грузов, ресурса наработки основных узлов и технического состояния автосамосвалов при воздействии различных факторов, определяющих производительность машины, а также управления их техническим содержанием на основе динамического программирования.
1. Установление работоспособности большегрузных самосвалов на основе базового показателя эксплуатационной производительности, позволяет определять и оценивать действие каждого из факторов в различных условиях их работы. При этом, дополнение модели эксплуатационной производительности коэффициентом трудности транспортирования грузов позволяет в большей мере учитывать специфику перевозок.
2. В условиях ограниченного срока эксплуатации управление техническим содержанием автосамосвалов сводится к обоснованию экономически оправданных сроков замены старых машин новыми и представляет собой задачу с шаговым процессом оптимизации, а для ее решения целесообразно использование метода динамического программирования.
1. Парунакян В.Э. Повышение эффективности транспортного обслуживания сталеплавильного производства металлургических заводов В.Э. Парунакян, М.В. Помазков / Вюник СНУ ¡м. Володимира Даля. - 2004,- №7(77).Ч.2 - С. 36-38.
2. Васильев М.В. Транспорт глубоких карьеров /М.В. Васильев. - М.: Недра, 1983. - 295 с.
3. Теория и практика открытых разработок / Н.В. Мельников, Э.И. Реентович, Б.А. Симкин и др. -2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1979. - 636 с.
4. Ржевский В.В. Процессы открытых горных работ / В.В. Ржевский. Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.:
Недра, 1978.-541 с.
5. Кожин А.П. Математические методы в планировании и управлении грузовыми автомобильными перевозками: Учебн. для вузов I Л.П. Кожин, В.Н. Мезенцев. - М.: Транспорт, 1994. - 304 с.
6. Беллман Р. Прикладные задачи динамического программирования / Р. Беллман, С. Дрейфус. — М.: Наука, 1965.-458 с.
Выводы
Перечень ссылок
Статья поступила 28.02.2005
