Оптимизация технологии и состава отрядов машин и оборудования

При производстве работ по реконструкции автомобильных дорог возникают различные задачи, связанные с организацией и технологией работ:

· определение оптимального расположения подсобных служб, т.е. асфальто- и цементобетонных заводов, баз по приему щебня, песка, установок по приготовлению битумных эмульсий;

· определение оптимального объема применения различных технологий;

· определение оптимального варианта технологии производства работ, заданного объема работ.

При решении задач первого типа можно рассчитывать два варианта задачи:

· выбор рациональной загрузки АБЗ, баз и т.д. при известном их расположении (например, для производства работ на МКАД поставки асфальтобетонных и цементобетонных смесей с давно работающих заводов Москвы и ближнего Подмосковья);

· выбор рационального расположения и мощности баз по выпуску асфальтобетонных смесей при новой реконструкции (например, автомобильной дороги Москва - Воронеж, проводимой ФДСУ).

Особенности решения таких задач заключаются в определении минимального числа баз, а также мест их расположения, при которых затраты на транспортировку материалов будут минимальны при безусловном соответствии технологии нормативным документам.

Введем обозначения: число возможных мест расположения баз (1... n), производительность базы Пqi, число объектов производства работ i с объемом Qi(i... m), удельная стоимость перевозок Хqi.

Для установления рационального варианта размещения баз используется уравнение затрат Сq для q вариантов

(27)

при следующих ограничениях:

(28)

На основании этих равенств составляются уравнения:

С₁ = П₁₁Х₁₁ + П₂₁Х₂₁ + П₃₁Х₃₁ +... + П_n1Х_n1 - 1 вариант размещения;

С₂ = П₁₂Х₁₂ + П₂₂Х₂₂ + П₃₂Х₃₂ +... + П_n2Х_n2 - 2 вариант размещения;

С_n = П_1mХ_1m + П_2mХ_2m + П_3mХ_3m +... + П_nmХ_nm - n вариант размещения.

При условии П₁ + П₂ +... + П_n = Q₁ + Q₂ +... + Q_m принимается вариант с С_n = min.

При решении задач второго типа рассматриваются различные варианты технологии устройства, например, оснований, как рассматривались в п. 4.1. При этом задача такого типа возникала бы, если на отдельных участках работы производились по разным технологиям: на участке 1 - c применением укрепленного цементом и битумной эмульсией песка, на участке 2 - щебня.

Введем обозначения: число объектов i (1... m); число способов устройства оснований в общем случае к (1... n); объем работ, выполняемых на i объекте, с использованием способа к, Хiк; удельная себестоимость работ на объекте i по способу К, Сiк; общий объем работ на i - объекте Qi; объем работ по способу к - qк.

Целевая функция определяется

С = ΣΣХiк · Ciк → min (29)

при ограничениях

Получаем уравнение:

С = С₁₁Х₁₁ + С₁₂Х₁₂ +... + С_nmХ_nm → min

Х₁₁ + Х₁₂ +... + П_1m = Q₁ Х₁₁ + Х₂₁ +... + П_n1 = q₁

Х_n1 + Х_n2 +... + П_nm = Q_i Х_1m + Х_2m +... + П_nm = q_к

Решение задачи третьего типа методически совпадает с решениями, представленными в разделе 4.1. Вместе с этим следует подчеркнуть, что при этих расчетах для выбора оптимальной технологии учитывают все затраты: на материалы, зарплату рабочих, эксплуатацию машин.

При этом часто основным отличием вариантов является применение нового материала или новой машины, а также выполнение отдельных технологических операций в новой последовательности или совместно, введение новой операции.

Темп строительства определяется по производительности основной технологической операции, точнее ведущей машины, выполняющей эту операцию. Например, при устройстве слоя из асфальтобетона ведущей машиной является асфальтоукладчик, а при поверхностной обработке - автогудронатор, при устройстве оснований из укрепленного грунта - однопроходный грунтосмеситель.

Состав отряда машин определяется расчетом по производительности ведущей машины с учетом обязательного выполнения технологических особенностей каждой операции соответственно. Например, при уплотнении асфальтобетона учитывается температура асфальтобетонной смеси, ниже которой не рационально выполнять уплотнение, при распределении щебня при поверхностной обработке битумной эмульсией - время распада эмульсии; при уплотнении и чистовом профилировании устроенного слоя из укрепленного цементом грунта - время схватывания и твердения цементогрунта.

Оптимизация имеет своей целью поиск наилучшего варианта решения в соответствии с принятым критерием оптимальности. Для проведения оптимизационных расчетов состава отряда машин в качестве критерия оптимальности допускается использовать минимум приведенных затрат на эксплуатацию отряда машин, отнесенных к единице готовой продукции С_ед (обычно 1 п. м. реконструированной дорожной одежды):

(30)

где Q_см - сменная длина захватки, м;

n - количество технологических операций;

S_i - приведенные затраты на эксплуатацию дорожных машин в i-й технологической операции, руб.;

S_i = min (C_ij · M_ij · T) (31)

(j = 1, m_i)

где С_ij - приведенные затраты на эксплуатацию одной машины j - й марки в i-й технологической операции, за один час, руб./ч;

M_ij - количество машин j - й марки, необходимое для выполнения сменного объема работ в i-й технологической операции, шт.;

m_i - количество вариантов марок машин, используемых в i-й технологической операции,

Т - продолжительность смены, ч.

Оптимальный состав отряда машин определяют по методу шагового перебора на ЭВМ по критериям - минимальной стоимости единицы готовой продукции и максимальному коэффициенту использования машин. Основные технические характеристики, производительность и стоимость эксплуатации отдельных машин, применяемых при реконструкции дорожных одежд, приведены в прил. к Методическим указаниям по курсовому проекту по строительству дорожных одежд автомобильных дорог, разработанным кафедрой строительства и эксплуатации дорог МАДИ (ТУ) в 1995 г. [13].

Дата добавления: 2015-06-30