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 оптимимизации означает 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 методы основаны 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 методы основаны 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