Проектирование и формирование оптимальных комплектов, комплексов и парков машин.

В развитии средств комплексной механизации строительства можно выделить три стадии:

1) создание и использование одиночных машин для механизации отдельных операций;

2) создание и использование комплектов (сформированных из таких машин) для механизации простых технологических процессов;

3) создание и эксплуатация комплексов (комплектов) строительных и дорожных машин с взаимосвязанными параметрами для комплексной механизации сложных технологических процессов.

Сегодня осуществляется переход от второй стадии развития к третьей к созданию систем строительных и дорожных машин, как высшей формы развития строительной техники.

В процессе проектирования выделяются 2 стадии:

Макропроектирование, связанное с выбором параметров машин и сруктуры системы как единого производственного объекта;

Микропроектирование, связанное с конструированием машин т.е. элементов системы с заданными параметрами.

Основным инструментом макропроектирования является математическое моделирование на ЭВМ.

В настоящее время еще недостаточное внимание уделяют стадии макропроектирования. Этим и обусловлен ряд недостатковпроектых решений основными, из которых являются:

- отсутствие взаимосвязки параметров машин различных типов;

- недостаточная вариантность и экономическая обоснованность рассматриваемых комплектов и комплексов машин и др.

Проектирование и формирование оптимальных комплектов, комплексов и парков машин включает следующие составляющие:

- методологические основы;

- математические основы;

- методы формирования оптимальных комплектов, комплексов и парков машин.

Методологические основы совокупность основных подходов и принципов проектирования, формирования и использования комплектов, комплексов и парков машин.

Основными подходами являются системный и детерминированно-вероятностный.

Системный подход предусматривает рассмотрение процесса комплектования с этапа проектирования комплектов, комплексов и парков машин до их эффективного использования.

При этом комплектование должно проводится с учетом взаимовлияния объекта строительства, технологии выполнения работ, окружающей среды, условий работы и средств механизации строительства.

Детерминированно-вероятностный подход предусматривает выделение и учет условий функционирования комплектов, комплексов и парков машин:

1. комплектование машин при детерминированных условиях;

2. комплектование машин при вероятностных условиях;

3. комплектование машин при определённых условиях.

Основные принципы комплектования СДМ:

- принцип необходимого разнообразия

- оптимальности;

- комплексности;

- иерархичности;

- декомпозиции;

- итерационной оптимизации;

Принцип необходимого разнообразия предполагает наличие большого количества методов и методик оптимального комплектования машин, учитывая многовариантность объектов строительства технологических процессов, условий работы и средств механизации.

Принцип оптимальности означает, что задачи комплектования преимущественно должны решаться количественными методами с определением оптимальных комплектов, комплексов и парков машин.

Принцип комплексности означает, что процесс комплектования машин должен предусматривать комплектование основных, вспомогательных и обслуживающих машин.

Принцип иерархичности означает разделение задач комплектования на уровни по вертикали для облегчения их решения.

Выделяются три таких уровня :

-комплект машин;

-комплекс машин;

-парк машин;

Принцип декомпозиции означает разделение задач комплектования на каждом уровне по горизонтали для облегчения их решения.

Так большие комплексы машин можно разделить не несколько взаимосвязанных и взаимодействующих комплектов.

Парк машин можно представить в виде совокупности отдельных машин , комплектов и комплексов.

Принцип итерационной оптимимизацииозначает многократное решение взаимосвязанного комплекса экстремальных задач комплектования с целью облегчения решения.

Так , оптимальное комплектование машин на более высоком уровне по вертикали требует многократного решения задач оптимального комплектования машин на более низком уровне.

Решение же задач комплектования на более низком уровне намного легче , чем на более высоком.

Методы решения задач комплексной механизации

Комплекс различных методов анализа, синтеза и оптимизации для решения задач комплексной механизации в строительства включает эвристистические и математические, аналитические и численные, точные и приближенные, качественные и количественные, логически строгие и нестрогие методы.

Эвристические методыоснованы на использовании совокупности знаний, опыта, интуиции, интеллекта лиц, вырабатывающих решения. Выработка решений проводится с помощью неформальных алгоритмов, которые отражают внутренние (часто подсознательные) мотивы предпринимаемых действий, не поддающихся описанию.

Эти методы в настоящее время являются самыми распространенными при решении задач комплексной механизации, но не всегда лучшими.

Математические методыоснованы на использовании формулируемых алгоритмов, определенного математического аппарата. Среди математических методов выделяют:

1. аналитические;

2. численные;

3. имитационные.

1.Аналитические методы дают упрощенную картину описания функционирования средств механизации, но обеспечивают наглядность влияния тех или иных параметров на эффективность протекания механизируемого процесса и упрощать процесс выработки оптимальных решений.

2.Численные методы менее наглядны по сравнению с аналитическими, но класс решаемых этими методами задач значительно шире. Результатом исследования процесса оптимизации комплектования являются таблицы (графики) значений искомых величин.

Применение ЭВМ в этом случае ограничивается лишь автоматизацией вычислений – автоматическим методом выбранного числового метода.

Имитационные методы основаны на имитации функционирования систем различной природы на ЭВМ.

Они позволяют эффективно исследовать сложные вероятностные системы, к которым можно отнести большинство механизированных процессов в строительстве. Имитационные методы широко используются для решения рассматриваемого класса задач за рубежом и практически не используется у нас в республике. Это связано с отсутствием соответствующей литературы.

Преимущества имитационного моделирования :

-возможность моделирования работы достаточно сложных комплектов, комплексов и парков машин;

-формализованная схема имитационной модели близка к физической сущности процессов функционирования реальных комплектов, комплексов и парков машин;

-учитывает вероятностный характер протекания процессов функционирования механизированных процессов;

-получение разносторонней статистической информации о харктере протекния процесса;

-возможность моделирования различных режимов функционирования механизируемого процесса.

Признак

классификации Задачи комплектования машин

Погрузочно-раз-

Виды работ Земляные Бетонные грузочные

Уровень

комплектования Комплект Комплекс Парк

машин

Этапы

комплектования Оптимальное Оптимальное Оптимальное

машин проектирование формирование использование

Условия

работы

машин Детерминированные Вероятносные Вероятностные

Параметры Параметров Структуры Параметров и струк-

Оптимизации машин комплекта комлекта машин туры комплекта

Характер

Взаимодействия С регулярными С пуассоновскими С другими

машин потоками потоками потоками

Режим работы Детерменированный Стационарный Нестационарный

машин

Число

Критериев Один Много

Число параметров

оптимизации Один Много

Рисунок1 - Схема классификации задач комплектования машин в строительстве

Классификация задач комплектования машин в строительстве.

Большое разнообразие задач комплектования машин в строительстве необходимо классифицировать с целью разработки соответствующих методов их решения.

На рис. ( 1 ) представлен один из вариантов классификации задач комплектования машин.

В основу классификации задач комплектования машин положен ряд классификационных признаков.

Эффективное комплектование машин зависит от множества факторов:

- технических;

-технологических;

-экономических и др., тесно взаимосвязанных между собой.

Кроме того, существует множество различных методов комплектования машин от эвристических , основанных на большом опыте , до экономико-математических, основанных на точном количественном расчёте.

В общем виде комплектование машин состоит из двух больших этапов:

-этапа анализа и этапа синтеза.

На первом этапе проводится анализ объекта , условий работы , технологических процессов и всех возможных средств механизации.

На втором – по выбранному критерию оптимизации или нескольким критериям проводится синтез, моделирование, оптимизация , т.е. тем или иным методом определяется оптимальный комплект, комплекс или парк машин.