Размещено на http://www.allbest.ru/

Информационная система планирования применения средств автоматизации технологических процессов в дорожном строительстве

Орлов Сергей Васильевич,

Максимычев Олег Игоревич

Аннотация. В данной статье предложена методика выбора оптимальных способов выполнения технологических процессов в дорожном строительстве на основе функционально стоимостного анализа. Приведен пример использования предложенной методики. Представлена модель информационной системы.

Ключевые слова: автоматизация дорожного строительства, технологический процесс, информационная система, функционально-стоимостной анализ (ФСА), САУ, землеройно-транспортная машина (ЗТМ).

дорожное строительство модель информационная система

Abstract. In this article, a method is proposed for selecting the optimal methods for performing technological processes in road construction on the basis of functionally cost analysis. An example of using the proposed methodology is given. The model of the information system is presented.

Key words: road construction automation, technological process, information system, Value engineering (VE), automatic control system, earth-moving vehicle(Heavy equipment).

Введение

Эффективность производства линейных земляных дорожно-строительных работ неразрывно связана с выбором: оптимальных решений при разработке проекта и технологических методов его выполнения. В настоящее время в распоряжении строителей имеются различные аппаратно-программные комплексы (АПК) для автоматизации технологических процессов (ТП) [4].

Инструментальные средства обеспечивающих информационных систем позволяют проектировщику и строителям с высокой эффективностью получать и анализировать данные о ходе выполнения ТП в реальном времени. Однако без системного применения средств автоматизации технологических процессов и управления, влечёт за собой дополнительные затраты на приобретение, установку и эксплуатацию АПК автоматизации, что в конечном итоге сказывается на приведённую стоимость строительных работ. В связи с этим требуется целевой выбор технологий и АПК автоматизации для оптимальной реализации проекта строительства.

Внедрение информационно-исследовательских систем способных помочь проектировщикам и строителям в выборе АПК автоматизации ТП, обеспечит получение требуемого максимального конечного результата по реализации строительных проектов.

1. Поиск оптимального варианта реализации проекта дорожного строительства

Определить наиболее оптимальные способы выполнения проекта можно основываясь на методе функционально-стоимостного анализа (ФСА), характеризующихся необходимостью оптимизации выполнения работ и уменьшению расходов на основе оценки функциональных характеристик, применяемых АПК и ИС.

Основой метода ФСА является системный подход, в соответствии с которым проект производства работ рассматривается как система, реализующая определенные функции посредством методов и средств выполнения частей процесса или проекта.

Анализ способов реализации реализаций функций способствует поиску наиболее оптимальных путей реализации проекта. Оптимальный способ должен иметь наилучшие значения технический и технологических параметров, обеспечивающих реализацию проекта с высоким качеством и минимальными затратами.

Основываясь на методе ФСА, проект можно представить, как набор функций, которые необходимо реализовать для выполнения проекта. В свою очередь данные функции можно реализовать различными способами. В качестве примера представим проект, представленный набором функций и способами их реализаций, приведённые в табл. 1 [4].

Таблица 1. Морфологическая схема реализации функций ТП

Для выбора того или иного варианта реализации функции, необходимо определить какой из них наиболее оптимальный. Критерием оптимальности может служить наибольший показатель коэффициента интегрального качества К_ик [1]. Рассчитав К_ик для всех способов, для функции выбирается способ с наибольшим значением К_ик. Для данного проекта наиболее оптимальным будет вариант выполнения, представленный в табл. 2.

Таблица 2 Оптимальный вариант выполнения проекта

2. Методика определения оптимального способа для реализации функции

Коэффициент интегрального качества [1], рассчитывается по следующей формуле:

Где, К_ту - коэффициент технического уровня способа реализации функции; Зм - затраты на выполнение метода реализации функции.

Коэффициент технического уровня для метода рассчитывается по следующей формуле:

Где n - число параметров, характеризующих функцию на j-ной операции; К_вij - коэффициент важности i-го параметра; Вijк - оценка к-го параметра в баллах при j-ном способе i-й функции.

Для оценки коэффициента важности k-го параметра Кв_ijk может использоваться методика расстановки приоритетов экспертных оценок [2], согласно которой важность k-го параметра j-го способа определяется в результате попарного сравнения параметров экспертами:

Где Ва_ij - важность k-го параметра j-го способа по результатам экспертных оценок.

Оценка параметра в баллах B_ijk производится согласно [3]:

Где X_ik - текущее значение k-го параметра j-го способа реализации функции; X_min - предельно допустимое значение k-го параметра; m-количество способов реализаций функции; 10-десяти бальная оценка параметра.

Затраты на способ реализации функции можно выразить в как:

Где С_зп - затраты на заработную плату, С_об - затраты на оборудование.

В результате наиболее оптимальными будут считаться способы реализации функции с наибольшим коэффициентом интегрального качества для выбранных условий эксплуатации.

3. Пример. Определения оптимального способа реализации функции автоматизации

Для примера возьмем поиск оптимального способа реализации функции F4 из табл.1.

Где способы с несколькими вариантами реализации:

– вариант 1 - уменьшение количества ЗТМ, задействованных для реализации функции. Применяется если для реализации функции задействовано более 1 ЗТМ.

– вариант 2 - уменьшение времени реализации функции.

Аналогично и для вариантов 5.2 и 5.3, 6.2 и 6.3. Для расчетов будут использоваться проектные данные из табл. 3.

Таблица 3 Проектные данные

Для расчета коэффициента технического уровня для функции F4 выделим технический параметр: Пэкс - часовая эксплуатационная производительность ЗТМ в маш.-ч.. Для определения предельно допустимого значения Xmin необходимо воспользоваться формулой 6 [7].

Где Q - объем работ данного вида в натурально выражении; Тсм - продолжительность смены в часах; Ксм - коэффициент внутрисменного использования времени; Д- количество дней отведенных на проведение данного вида работ; N - количество машин задействованных для выполнения функции.

Используя формулу 2 получим предельно допустимое значение параметра Xmin= 191,3 маш.-ч. Согласно техническим характеристикам машин, используемых для реализации функции проекта, текущее значение параметра для варианта 4.1 реализации функции F4 составляет 200 маш.-ч.

Поскольку, применение САУ и ИСУ повышает производительность ЗТМ [8], то для способов 4.2 и 4.3 и 4.4, необходимо рассчитать текущие значения параметров. Для этого необходимо воспользоваться следующей формулой:

Где Пэкс - часовая эксплуатационная производительность машин в маш.-ч. без применения, Куп - коэффициент увеличения производительности.

Определим следующие Куп коэффициент увеличения производительности за счет САУ и ИСУ [5], представленные в табл. 4.

Таблица 4 Коэффициенты увеличения производительности

Используя формулу 8 получим, что текущее значение параметра для варианта 4.2 реализации функции F4 составит 280 маш.-ч., для варианта 4.3 составит 280 маш.-ч., для варианта 4.4 составит 300 маш.-ч., для варианта 4.5 составит 300 маш.-ч.

Коэффициент важности параметра К_в = 1, так как он для данной функции единственный. Поэтому коэффициент технического уровня для вариантов, определенный по формуле 1 будет равняться оценке параметров в баллах, определенных по формуле 4. Результаты расчетов представлены в табл. 5.

Таблица 5 Результаты расчетов

Рассчитав затраты на данные методы, по формуле 1 считаем коэффициент интегрального качества К_ик. Результаты расчетов представлены в таблице 6.

Таблица 6 Результаты расчетов

По результатам расчетов видно, что наиболее способ 4.4 является наиболее оптимальным для реализации функции F4. Аналогичным образом нужно посчитать Кик, для методов других функций.

4. Модель информационной системы

На рисунках 1 и 2 представлена модель информационной системы, разработанная с помощью методологии IDEF0.

Рисунок 1 Контекстная диаграмма ИС

Рисунок 2 Диаграмма декомпозиции первого уровня ИС

Алгоритм расчета интегрального коэффициента качества для метода выполнения функции представлен на рисунке 3.

Рис. 3 Алгоритм расчета интегрального коэффициента качества для методов выполнения функций ТП

На рисунках 4 и 5 представлены макеты пользовательского интерфейса информационной системы.

Рис. 4 Макет пользовательского интерфейса для ввода данных о функциях,методах и параметрах ТП

Рисунок 5 Макет пользовательского интерфейса для отображения оптимальных методов выполнениия функций ТП

Заключение

Методика выбора оптимальных способов выполнения технологических процессов в дорожном строительстве на основе функционально стоимостного анализа позволит обеспечить требуемый конечный результат по реализации строительных проектов.

Предложенная информационная система позволит быстро и безошибочно определить наиболее оптимальные способы организации и обеспечения технологических процессов проекта строительства.

Список литературы

1. Анискин Ю.П. Новая техника: Повышение эффективности создания и освоения Новая техника: повышение эффективности создания и освоения / Ю. П. Анискин, Н. К. Моисеева, А. В. Проскуряков. - М. : Машиностроение, 1984. - 192 с.

2. Блюмберг, В. А.Какое решение лучше?: Метод расстановки приоритетов / В. А. Блюмберг, В. Ф. Глущенко . - СПб.: Лениздат, 1982 . - 160 с.

3. Гордашникова О.Ю. Функционально-стоимостной анализ качества продукции и управления маркетингом на предприятии. - М.: Издательство «Альфа-Пресс». 2006. - 88 с.

4. Максимычев О.И., Организация и автоматизация землеройно-планировочных работ в дорожном строительстве: Монография / О.И. Максимычев, В.А. Воробьев, А.В. Илюхин, А.М. Колбасин, В.П. Попов- М.: Издательство “Российской инженерной” ,2015. - 348с.

5. Максимычев О.И. Концепция автоматизированной системы управления дорожно-строительными работами // Автоматизация и управление в технических системах. - 2015. - № 1

6. Максимычев О.И. Система повышения эффективности автоматического управления землеройно-транспортными машинами / О.И. Максимычев, А.В. Остроух // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - М.: «Научтехлитиздат», 2005. - №5. - С. 63-66.

7. Методическое пособие по определению потребности в основных строительных машинах/ЦНИИОМТП. -- М.: Стройиздат, 1989. -- 47 с.

8. Road Construction Production Study [Электронный ресурс] http://construction.trimble.com/sites/construction.trimble.com/files/marketing_material/white%20paper%20%20CAT%20Road%20Construction%202006.pdf (дата обращения: 25.01.16).

Размещено на Allbest.ru