close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Исследование и моделирование процессов организации и планирования строительства лесовозных автомобильных дорог

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
БУРМИСТРОВ Дмитрий Валерьевич
ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
ОРГАНИЗАЦИИ И ПЛАНИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА
ЛЕСОВОЗНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
05.21.01 – Технология и машины лесозаготовок
и лесного хозяйства
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Архангельск – 2018
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном
учреждении высшего образования «Воронежский государственный университет
инженерных технологий» (ФГБОУ ВО «ВГУИТ»).
Научный руководитель:
Скрыпников Алексей Васильевич
доктор технических наук, профессор
Официальные оппоненты:
Дорохин Сергей Владимирович доктор
технических наук, доцент, федеральное
государственное бюджетное образовательное
учреждение
высшего
образования
«Воронежский
государственный
лесотехнический
университет
имени
Г.Ф. Морозова», автомобильный факультет,
декан
Бургонутдинов Альберт Масогутович
доктор технических наук, Федеральное
государственное бюджетное образовательное
учреждение
высшего
профессионального
образования
"Пермский
национальный
исследовательский
политехнический
университет"
(ПНИПУ),
кафедра
автомобильных дорог и мостов, доцент
Ведущая организация:
Федеральное государственное бюджетное
образовательное
учреждение
высшего
образования
«Петрозаводский
государственный университет» (ПетрГУ)
Защита диссертации состоится 27 июня 2018 г. в 13 часов на заседании
диссертационного совета Д 212.008.01, созданного на базе ФГАОУ ВО «Северный
(Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова», по адресу: 163002, г.
Архангельск, наб. Северной Двины, 17, ауд. 1220.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте университета
www.narfu.ru.
Автореферат разослан «____»___________ 2018 г.
Ученый секретарь диссертационного
совета, к.т.н.
Т.В. Тюрикова
2
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования. Выборочные обследования лесовозных автомобильных
дорог, а также результаты диагностики и оценки состояния автомобильных дорог РФ, показали, что
всего лишь порядка 35 % дорог в состоянии обеспечить непрерывное и бесперебойное движение лесотранспортных потоков. На остальных дорогах их транспортно-эксплуатационные характеристики
в основном не соответствуют требуемому уровню и нуждаются в крупномасштабных ремонтных
работах, а также изучению вопроса проектирования и реконструкции.
Прежде всего, это связано с большим временным разрывом между периодом роста числа
транспортных единиц, периодом приведения в соответствие существующей сети дорог, а также периодом корректирования возросших требований в нормах на проектирование новых дорог.
Качественное и количественное развитие автомобильного транспорта происходит непрерывно.
Так же непрерывно должно происходить и развитие теории и практики проектирования, строительства и эксплуатации дорог, основанных на результатах исследований влияния дорожных условий на
режим движения автомобилей.
Необходимость развития транспортной инфраструктуры в районе лесозаготовок при одновременном поддержании необходимого уровня требуемых транспортно-эксплуатационных качеств дорог ставит перед наукой основную стратегическую задачу – повышение транспортноэксплуатационных качеств автомобильных дорог лесного комплекса.
Работа выполнялась автором в соответствии со Стратегией развития лесного комплекса Российской Федерации на период до 2020 года (приказ Минпромторга России и Минсельхоз России от
31 октября 2008 г. №248/482).
Степень разработанности проблемы. Вопросу совершенствования строительства автомобильных дорог посвящены работы ученых: В.К. Курьянова, С.В. Дорохина, А.А. Камусина, В.Г. Козлова, Е.В. Кондрашовой, Д.М. Левушкина, В.П. Подольского, А.В. Скрыпникова, Ю.М. Трунина,
В.И. Федорова, А.Л. Воловельского, А.Л. Гусакова, Ю.А. Куликова, В.В. Прудникова, М.Ф. Лаврова,
Е.Д. Борисова, и др.
Ряд авторов приходят к выводу, что традиционные методы расчета и проектирования строительных потоков еще недостаточно учитывают всю динамику производства, не отражают вероятностный характер, функционирования и развития отдельных процессов. Поэтому в последнее время
все больше и больше появляется работ, в основу которых положены принципы теории вероятностей,
массового обслуживания, деловых игр.
С помощью теории деловых игр представляется возможным оптимизировать элементы специализированных строительных потоков, например, структуру машинных парков и звеньев дорожностроительных отрядов, выполняющих комплекс работ. Большое внимание этой проблеме уделяется
зарубежными исследователями Е. В. Силавшиком, Б. Колабанским, М. Демировым, А. Нолбантовым, Е. Станевым, С. Торризи, Д.О. Бриенс и др.
Проведенный анализ передовых направлений в планировании, организации и производстве
строительных работ позволяет сделать выводы, что применение их при строительстве лесовозных
автомобильных дорог, при соответствующем отражении специфики строительства лесовозных автомобильных дорог является одним из прогрессивных путей повышения эффективности дорожностроительного производства.
Взаимосвязь решаемых проблем организации и планирования строительных работ вообще и
дорожно-строительных в частности, которые основаны на поточных методах производства, требует
разработки единых критериев оптимальности применения организационно-плановых решений. Такой критерий должен основываться на отражении динамики развития производства на протяжении
любого периода строительства, учете влияния различных факторов на ход выполнения работ и т.д.
Поэтому дальнейшее повышение эффективности дорожно-строительного производства непосредственно связано с усовершенствованием методик по строительству, ремонту, содержанию и координации, позволяющих определять вероятностные характеристики строительного производства.
3
Поиск новых, эффективных строительных решений потребовал существенного развития и продолжения изысканий по этому вопросу.
Цель работы. Разработка методологических основ моделирования процессов организации и
планирования строительства лесовозных автомобильных дорог, путем обеспечения равноинтенсивного потребления всех видов ресурсов.
Задачи исследований:
1. Разработать методику, формы сбора и обработки данных, характеризующих
производственно-хозяйственную
и
организационно-технологическую
деятельность
лесопромышленных предприятий.
2. Разработать теоретические основы и единые экономико-математические и организационнотехнологические модели проектирования рациональной организации и планирования строительства
лесовозных автомобильных дорог.
3. Провести исследования и расчеты основных характеристик, и установить закономерности
синхронно-ритмичного дорожно-строительного потока.
4. Разработать принципы корректирования расчетных зависимостей в ходе выполнения
дорожно-строительных работ.
Предмет исследования. Механизмы, методы, математические модели и алгоритмы процесса
функционирования лесовозных автомобильных дорог.
Объект исследования. Участки автомобильных дорог лесного комплекса, лесотранспортный
процесс, организация и планирование строительства лесовозных автомобильных дорог.
Методологическая, теоретическая и эмпирическая база исследований. Для получения и
обработки данных использовались следующие методы: имитационное моделирование процесса организации дорожно-строительных работ, методы системного анализа и теории исследования операций, натурные наблюдения и эксперимент. Обработка результатов производилась методами математической статистики: теория вероятностей, регрессионный и корреляционный анализы.
Научной новизной обладают:
1. Методика обработки данных, характеризующих производственно-хозяйственную и
организационно-технологическую деятельность лесопромышленного предприятия, отличающаяся
учетом влияния ритмичности выполнения отдельных строительных процессов на всех стадиях
создания и функционирования автомобильных лесовозных дорог и в первую очередь на стадии
проектирования.
2. Теоретические основы и единые экономико-математические и организационнотехнологические модели проектирования рациональной организации и планирования строительства
лесовозных автомобильных дорог, отличающаяся синхронно-ритмичным функционированием
процессов сооружения лесовозных автомобильных дорог.
3. Исследования и расчеты основных характеристик и установление закономерностей
синхронно-ритмичного дорожно-строительного потока, отличающаяся моделированием
оптимальных методов организации и планирования дорожно-строительных работ.
4. Результаты исследования в реальных условиях и принципы корректирования расчетных
зависимостей в ходе выполнения дорожно-строительных работ, отличающаяся учетом основных и
вспомогательных показателей и критериев управления в различных условиях.
Значимость для науки. Получены новые зависимости, отражающие закономерности процесса
организации строительства лесовозных автомобильных дорог, как на весь период, так и на отдельные
календарные периоды. Теоретическая значимость заключается в оперативном определении закономерностей изменения перераспределения ресурсов в процессе планирования и производства дорожно-строительных работ, а также разработке аналитического, методологического обеспечения оптимальных организационно-технологических решений при создании автоматизированных систем
управления при проектировании и строительстве лесовозных автомобильных дорог.
Практическая значимость работы. Предложенные на основе теоретико-экспериментальных
работ модели и рекомендации позволяют:
4
- прогнозировать развитие основной сети лесовозных автомобильных дорог высших технических категорий и сети лесовозных автомобильных дорог на базе прогнозов развития грузовых и пассажирских перевозок и учета особенностей работы лесовозных автомобильных дорог в различных
регионах;
- повысить технический уровень вновь строящихся и существующих лесовозных автомобильных дорог и их инженерного оборудования на основе углубления исследований организации строительства лесовозных автомобильных дорог, как на весь период, так и на отдельные календарные периоды;
- повысить уровень содержания и ремонта лесовозных автомобильных дорог в целях сокращения колебаний транспортно-эксплуатационных характеристик;
- повысить уровень организации и оперативного управления планированием сети лесовозных
автомобильных дорог и дорожным движением.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Методика, формы сбора и обработки данных, характеризующих производственнохозяйственную и организационно-технологическую деятельность лесопромышленных предприятий,
позволяющая повысить эффективность выполнения отдельных строительных процессов на всех
стадиях создания и функционирования лесовозных автомобильных дорог и в первую очередь на
стадии проектирования.
2. Теоретические зависимости для различных вариантов расчета пространственных и
временных параметров и характеристик организационно-технологических моделей, позволяющие
организовать функционирование, с определенным уровнем надежности, всей системы дорожностроительных процессов, составляющих фронт работ.
3. Экономико-математическая модель планирования объемов работ по отдельным
календарным периодам, позволяющая оптимизировать организацию дорожно-строительных работ.
4. Экспериментальные зависимости, позволяющие характеризовать ход развития отдельных
дорожно-строительных процессов и систематизировать в отдельные группы случайные факторы,
которые вызывают аритмию производства работ.
Личный вклад соискателя заключается в выполнении теоретической части, проведении экспериментальных исследований, получения результатов, разработке и внедрении практических рекомендаций.
Соответствие диссертационной работы паспорту научной специальности. Результаты, выносимые на защиту, относятся к пункту 15 – Обоснование схем транспортного освоения лесосырьевых баз, поставки лесопродукции, выбора техники и способов строительства лесовозных дорог и инженерных сооружений (паспорт специальности 05.21.01 – Технология и машины лесозаготовок и
лесного хозяйства).
Достоверность выводов и результатов исследований обеспечена:
- применением аналитических, экспериментальных методов исследований;
- использованием методов математической статистики при планировании экспериментов и обработке их результатов;
- достоверностью выполненных исследований, подтверждающейся достаточной сходимостью
теоретических и экспериментальных результатов, малой погрешностью опытных данных, не превышающей 3…5%; доверительной вероятностью не менее 90% у полученных закономерностей.
Реализация работы. ООО «Авангард» (Воронежская область, город Воронеж, 2015 г., путем
внедрения программы индивидуального прогнозирования технического состояния лесотранспортных машин), ООО «Джелато» (Воронежская область, город Воронеж, 2015 г., для улучшения технико-экономических показателей запроектированной трассы), ООО «Гиперборея» (ЦентральноЧерноземный регион, 2015 г., при решении задач размещения лесотранспортных путей в лесных
массивах), ООО «ИВК Комплект Энерго» (Воронежская область, 2016 г., при прогнозировании технического состояния сборочной единицы лесотранспортных машин), ООО «Пиксель» (Воронежская
область, город Воронеж, 2016 г., для повышения точности измерений при трассировании),
5
ООО «Центр дорожно-мостового проектирования «Магистраль» (Воронежская область, город Воронеж, 2017 г., путем внедрения технологии размещения лесовозных автомобильных дорог в лесном
массиве), ООО «Атлантида» (Воронежская область, 2017 г., при автоматизации поиска оптимальных
вариантов трасс лесовозных автомобильных дорог). Разработанные математические модели и программы для ЭВМ, реализующие эти модели, используются в учебном процессе: ФГБОУ ВО «Поволжский государственный технологический университет», ФГБОУ ВО «Ухтинский государственный технический университет», ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный
университет имени императора Петра I», ФГБОУ ВО «Брянский государственный инженернотехнологический университет».
Апробация результатов работы. Результаты работы обсуждались на международных и национальных научно-практических конференциях: XXII Международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех – 2016» (г. Ухта, 2016 г.), Актуальные направления научных исследований
XXI века: теория и практика (г. Воронеж, 2017), и др.
Публикации. Результаты исследований отражены в 24 научных работах, общим объемом 10
п.л. (авторский вклад – 8 п.л.), из них 1 монография (авторский вклад - 4 п.л.), 7 статей в изданиях,
определенных ВАК Минобрнауки России (авторский вклад – 3,2 п.л.), 5 программ для ЭВМ.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов,
выводов и рекомендаций, библиографического списка из 216 наименований. Основные материалы
диссертации изложены на 209 страницах машинописного текста, содержит 11 таблиц, 27 рисунков и
приложения.
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во Введении изложено содержание диссертационной работы, обоснованы актуальность и
научная новизна выполненных исследований, их практическая значимость, результаты внедрения, а
также сформулированы основные положения, выносимые на защиту.
В первом разделе проведены теоретические исследования, которые позволили обосновать
перспективное направление повышения эффективности строительства лесовозных автомобильных
дорог.
Имеющиеся в дорожном строительстве лесовозных автомобильных дорог недостатки в большей мере могут быть ликвидированы путем реализации в производстве результатов научных исследований, направленных на разработку новых форм и методов годового и календарного планирования, принципов организации и моделирования как дорожно-строительных, так и общестроительных
работ.
Обобщив опыт строительства автомобильных дорог поточными методами и опыт применения
их в смежных областях строительного производства, рядом крупных специалистов в области дорожного строительства как В.К. Курьянова, С.В. Дорохина, В.Г. Козлова, Е.В. Кондрашовой, Д.М. Левушкина, В.П. Подольского, А.В. Скрыпникова, Ю.М. Трунина, В.И. Федорова и др., созданы теоретические основы и намечены пути фактической реализации поточного метода производства дорожно-строительных работ.
Анализ работ и исследований, перечисленных выше и других авторов, позволяет сделать выводы, что опыт поточного строительства подтверждает его эффективность, обеспечивает высокую степень организации и ритмичности производства, высокие показатели использования всех видов ресурсов.
Дальнейшие исследования в области развития теории поточного метода организации производства направлены на совершенствование способов расчета пространственных, технологических и
временных параметров строительного потока в условиях динамики развития строительных процессов. Анализируя работы А.Л. Воловельского, А.Л. Гусакова, Ю.А. Куликова, В.В. Прудникова, М.Ф.
Лаврова, Е.Д. Борисова, А.А. Камусина, А.В. Скрыпникова, можно проследить тенденции развития
теории расчета пространственных параметров строительных потоков. Некоторые из них базируются
на расчете сравнительной эффективности: приемов календарного совмещения процессов и дробления захваток. Другая группа способов расчета пространственных параметров основывается на прин-
6
ципах организационно-технологического подхода к проектированию потоков.
Ряд авторов приходят к выводу, что традиционные методы расчета и проектирования строительных потоков еще недостаточно учитывают всю динамику производства, не отражают вероятностный характер, функционирования и развития отдельных процессов. Поэтому в последнее время
все больше и больше появляется работ, в основу которых положены принципы теории вероятностей,
массового обслуживания, деловых игр.
Применение теории вероятностей позволяет рассчитывать временные и пространственные параметры, более точно исследовать динамику развития строительных потоков.
С помощью теории деловых игр представляется возможным оптимизировать элементы специализированных строительных потоков, например, структуру машинных парков и звеньев дорожностроительных отрядов, выполняющих комплекс работ. Большое внимание этой проблеме уделяется
зарубежными исследователями Е. В. Силавшиком, Б.Колабанским в Польше, в Болгарии - М. Демировым, А. Нолбантовым, Е. Станевым, в Италии – С. Торризи, в США – Д.О. Бриенс.
Применение теории вероятностей, деловых игр, теории массового обслуживания, надежности
не находит достаточного отражения в практике организации и планирования дорожно-строительных
работ.
Как показывает анализ исследований в области теории ритмичности, еще не установлен единый критерий ее оценки, учитывающий все многообразие выполняемых работ, ритм смежных строительных процессов. Отсюда вытекает и естественный вывод, что отсутствует и методика, позволяющая оптимально проектировать вопросы организации, планировать производство работ, представляющее ритмично функционирующую, высокоэффективную строительную систему.
Недостаточная изученность вопросов ритмичности строительного производства, особенно, дорожно-строительного и большая важность данной проблемы, настоятельно требуют дальнейшего
совершенствования и разработки теории ритмичности, общих методологических принципов оценки
и внедрения показателей ритмичности в практику строительства лесовозных автомобильных дорог
как одного из важных критериев принятия организационно-плановых решений.
Таким образом, важность организации и планирования ритмичного дорожного строительства,
требует выработки единого подхода к поставленным вопросам с учетом взаимного влияния, что позволит решить и проблему повышения его эффективности.
Во втором разделе представлены теоретические основы и принципы математического моделирования ритмичного строительства лесовозных автомобильных дорог.
Содержание системы "дорожное строительство" и отдельные ее понятия с точки зрения системного анализа производства может быть представлено следующим образом.
Выполнение общего комплекса работ по сооружению объекта дорожного строительства предполагает организацию некоторой совокупности технологических процессов – П = {} с установлением между ними определенного соответствия, которое проявляется в "производственных связях" ПС (рис. 1). «Производственные связи» характеризуют возможные варианты взаимодействия процессов (перемещение ресурсов по процессам, наличие и создание фронта работ для последующих
процессов, взаимодействие процессов вследствие различия в темпах их развития и т.д.). Кроме того,
"производственные связи" зависят от величины и постоянства объемов работ и на смежных участках
–  = {} и воздействии на каждый из процессов определённого комплекса случайных факторов
различных порядков, которое названо "факторными связями" - ФС.
Вероятностная совокупность организационных, технологических, социальных, климатических
и других факторов во многом определяется структурой ресурсных эквивалентов –  = {} необходимых для реализации процессов. В зависимости от вида и соотношения применяемых производственных ресурсов, все дорожно-строительные процессы подразделяются на следующие три группы:
I – процессы, тяготеющие к ручному, немеханизированному способу выполнения; II – процессы, тяготеющие к смешанному способу выполнения; III – процессы, тяготеющие к механизированному
способу выполнения.
Таким образом, структура "факторных связей" определяется разнородностью процесса и
7
влиянием определенной совокупности случайных факторов, которые в зависимости от классификации процессов по способу производства можно условно разбить
на три вида – А, Б и В (рис. 1).
Каждый из видов факторов опреРисунок 1. Графическое изображение связей и факторов, опреде- определяет развитие одной из
ляющих функционирования дорожно-строительных процессов.
трех групп процессов (факторы
А и В) или всех процессов (факторы Б).Наличие определенных "факторных связей” в каждый из моментов времени определяет состояние развития процессов, т.е. темп, методы и качество выполнения
отдельных работ. Вероятность существования определенного комплекса случайных факторов, составляющих "факторные связи", и их влияние на ход развития процессов характеризуется производственной ритмичность – П .
На основе проведенного системного анализа дорожно-строительное производство, как сложная организационная система с вероятностными связями, может быть представлена общей динамической моделью
(рис. 2) оптимизация параметров которой предполагает
выбор наиболее эффективных организационноплановых решений.
Наличие "производственных" и "факторных"
связей между отдельными дорожно-строительными
процессами определяется вероятностью  = {} , что
характеризуется производственной ритмичностью выполнения каждого из них П = { }. Степень производственной ритмичности выполнения отдельных
процессов в конечном счете определяет надежность –
Рисунок 2. Структурная схема системы Н функционирования всей системы – С (рис. 2).
«дорожное строительство».
Условие, определяющее оптимальное и надежное
взаимодействие всех дорожно-строительных процессов,
1 = (, )
можно описать графами:
↔
(1)
2 = (, )
Количество и соотношение элементов ресурсных эквивалентов  = {} главенствующим образом влияет на формирование "производственных" и "факторных" связей, определяя этим самым степень ритмичности развития дорожно-строительных процессов. Каждый из дорожно-строительных
процессов для своего выполнения требует затрат определенного количества и вида ресурсов –  , которые в своей совокупности не должны превышать наличного объема ресурсов  = {}:
∑=1  =  ≤ 
(2)
Другими словами, имеющиеся ресурсы должны быть оптимально распределены по процессам,
максимально и равноинтенсивно загружены в течение времени. Выполненные условия (2)
неразрывно связано с условием (1), что в общем направлено на достижение единой цели – Ц,
моделирование оптимальных процессов организации и планирования дорожного строительства.
Условие (2) характеризует функционирование так называемой организующей, а условие (1) –
функционирующей подсистемы. Выполнение условия (2) предполагает наличие в организующей
подсистеме резервного количества ресурсов – ∆Sf (рис. 2), которое характеризует объём
дополнительных (+∆Sf ) или высвободившихся (−∆Sf ) в результате рациональной организации
производственных ресурсов.
Описанная структура системы «дорожное строительство» является основой для решения ряда
8
важных задач, связанных с разработкой и исследованием оптимальных методов организации и
планирования дорожно-строительных работ.
На основе разработанной общей динамической модели строительства лесовозных
автомобильных дорог возможно построение экономико-математических и организационнотехнологических моделей, позволяющих установить оптимальное соответствие различных элементов системы и исследовать методы организации и планирования дорожно-строительного производства.
Общий алгоритм годового и календарного планирования и организации ритмичного строительства лесовозных автомобильных дорог включает следующее:
Записанный в операторной форме моделирующий алгоритм проектирования решений по оптимальной организации и планированию ритмичного дорожного строительства, отражающий теоретические принципы их разработок, имеет вид:
A1 P24 F36 A4 C52 A26 A57 Я8
(3)
Расшифровка моделирующего алгоритма (3) в представленной последовательности может быть представлена
следующим образом: оператор
А1 обозначает проведение вычислительных операций, связанных с планированием оптимальных квартальных объемов работ и выделение из них
тех объемов, которые предназначены для выполнения в
установленный (планируемый)
срок и организацию производства которых необходимо запроектировать с определенной
производственной ритмичностью; 2 – логический оператор для формализации и корРисунок 3. Блок-схема расчета временных характеристик ректирования элементов (колиорганизационно-технологической модели.
чества участков) модели; F3 –
оператор формализации исходных данных организационно-технологической модели; А4 – оператор
проверки правильности нумерации элементов модели; С5 – оператор формирования матрицы статистического массива организационно-технологической модели; A6 – собственно расчет пространственных и временных параметров организационно-технологической модели и построение матриц
вычисленных параметров.
На третьей стадии расчета организационно-технологической модели устанавливаются временные оценки как выполнения работ на отдельных участках, так и на всем объекте в целом – А7. Блоксхема оператора А7 приведена на рисунке 3.
Составленная на основе разработанной блок-схемы программа для расчета временных характеристик организационно-технологической модели представлена в приложении диссертационной работы.
Изучение вопросов организации и планирования ритмичного дорожного строительства требует, для повышения надежности проектов, детального исследования фактического развития отдельных дорожно-строительных процессов в их динамике и вероятностных факторов, определяющих
ритмичность функционирования всей системы.
9
В третьем разделе представлено исследование вероятностных связей и зависимостей, определяющих оптимальные методы организации и планирования ритмичного строительства лесовозных
автомобильных дорог.
В соответствии с результатами экспертного анализа все факторы, определяющие ритмичность
строительства лесовозных автомобильных дорог, по масштабности воздействия их на производство,
можно разделить на 3 группы (рис.4):
1 группа – недостатки и срывы в снабжении строек с материалами, изделиями, конструкциями
- С, недостаточное количество производственного транспорта и механизмов – Ктм. Это группа
«внешних» факторов.
2 группа факторов – недостаточный
уровень организации производства вообще и
в пределах рабочих мест, в частности, - Ор,
недостатки в комплектовании бригад рабочей
силой и техникой – Крт, несвоевременность и
срывы в ремонте и обслуживании механизмов – Рм, нарушения трудовой производственной дисциплины – Тд, которые названы
«внутренними».
3 группа – недостаточно высокий уровень квалификации рабочих – К, отсутствие
необходимой инструктивной и технической
документации по организации производства и
технологии строительства – Д, не налаженность и неритмичность работы производРисунок 4. Гистограмма распределения факторов ственных предприятий – П, недостатки в быпо степени влияния на ритмичность производства товом обслуживании рабочих и санитарногигиенических условиях труда – Б. Это
и потери рабочего времени.
«смешанные» факторы, интенсивность проявления которых на ход ритмичного производства зависит как от работы самой дорожно–
строительной организации, так и от работы вышестоящих учреждений и организаций.
В соответствии с изложенным были спланированы и проведены экспериментальные исследования вероятностных связей и зависимостей, определяющих оптимальные методы организации и
планирования ритмичного строительства лесовозных автомобильных дорог, на базе лесопромышленных предприятий республики Коми.
Представленное на рисунке 5 распределение статистического ряда общих потерь рабочего времени позволяет выявить и подвергнуть анализу на
стадии формирования статистического
массива моделей планирования и организации строительства лесовозных автомобильных дорог определенные
группы случайных факторов влияющих
на ритмичность дорожно-строительных
работ.
Вычисленные по группам процесРисунок 5. Распределение статистического ряда общих сов степень производственной ритмичности и классификационные характерисменных потерь рабочего времени.
стики образуют корреляционное поле
10
зависимости Р’п=f(X) (рис. 6), анализ
которого позволяет сделать выводы, что
между Р’п и Х существует зависимость,
которая может быть описана параболическим законом.
Графическое изображение зависимости между Р’п и Х (рис. 6) наглядно
Рисунок 6. График зависимости между степенью показывает, что дорожно-строительные
производственной ритмичности - П′ и классифи- процессы, характеризующиеся низким и
высоким уровнем механизации имеют
кационными характеристиками.
более высокий показатель производственной ритмичности, а следовательно, выполняются более ритмично, организованно.
Такое положение может быть объяснено тем, что на ритмичность протекания каждого из дорожно-строительных процессов с классификационной характеристикой в пределах 40-80% в
наибольшей степени влияют случайные факторы.
С целью установления закона распределения значений производственной ритмичности, выделен исследуемый интервал распределения Рп, который разбивается на элементы (шаги). Как следует из графиков
Рп=f(Д) и В=f(Рп) (рис. 7) и собранных данных, наиболее плотно значение Рп расположены в интервале от
100% до 60%, а в интервале 60 -50% попадает незначительный объем выборки. Следовательно, длина выбранного интервала исследования распределения значений Рп жестко ограничена слева – 100% и нежестко
справа – 60-50%. В общем случае длина интервала распределения значений Рп простирается от 50% до 100%,
а в качестве элемента пространства выборки принято
5%. Таким образом, исследуемый интервал распределеРисунок 7 Диаграмма фактического и
ния Рп состоит из 10 шагов.
теоретического распределения значений
Установленные в процессе вычисления наиболее
Рп
отдельных
групп
дорожновероятные значения производственной ритмичности по
строительных процессов.
группам процессов по которым построен график (рис. 8)
распределения наиболее вероятных значений Рп по
группам процессов, общий вид которого согласуется с
графиком зависимости Р’п=f(Х) (рис. 6), что еще раз
подтверждает правильность классификации дорожностроительных процессов и случайных факторов влияющих на производство работ.
Таким образом, на основе собранных и обработанных данных, характеризующих организационнотехнологическую деятельность, получены следующие
результаты: установлены и классифицированы группы
Рисунок 8. График распределения
случайных факторов, влияющих на ход производства и
наиболее вероятных значений производвызывающие его аритмию; разработаны и обоснованы
ственной ритмичности.
методы определения производственной ритмичности
для оценки развития дорожно-строительных процессов, как обобщающего критерия влияния на ход
работ случайных факторов различных порядков; установлены классификационные группы дорожностроительных процессов; установлены зависимости между производственной ритмичностью и рядом показателей производственной – хозяйственной и организационно-технологической деятельно-
11
сти; доказана возможность применения в качестве стандартного закона распределения коэффициентов производственной ритмичности закона бета-распределения; поучены дифференцированные и
интегральные функции распределения значений производственной ритмичности по каждой из классификационных групп процессов.
Так как в настоящей работе преследуется одна цель – моделирование процессов организации и
планирования ритмичного строительства лесовозных автомобильных дорог, центральное место во
всем комплексе задач, входящих в общий алгоритм, является задача расчета временных координат
организационно-технологических моделей. Расчет временных координат организационнотехнологических моделей базируется на определении их оптимальных пространственных параметров и является основной оптимизации временных параметров.
Алгоритм моделирования оптимальных методов организации и планирования ритмичного
строительства лесовозных автомобильных дорог в пределах фронта выполнения комплекса работ
представлен в диссертационной работе.
На рисунке 9 приведена укрупненная блок-схема проектирования ритмичного производства
дорожно-строительных работ и показана увязка отдельных этапов организации и планирования по
критериям ритмичности. Часть представленной на рисунке 9 блок-схемы (расчет временных координат и организационных разрывов моделей – рис. 10) реализовано по единому программному продукту которое представлено в приложении диссертационной работы.
Рисунок 9. Блок-схема моделирования процессов оптимальной организации и планирования дорожного строительства.
Рисунок 10. Блок-схема расчета временных координат и организационных разрывов.
Таким образом, в результате экспериментального исследования вероятностных связей и зависимостей, определяющих оптимальность методов организации и планирования строительства лесовозных автомобильных дорог установлены: методы оптимального планирования ритмичного строительства лесовозных автомобильных дорог; группы факторов, определяющих ритмичное функционирование системы «дорожное строительство»; методы определения производственной ритмичности, характеризующей развитие дорожно-строительных процессов, классифицированных на 10
12
групп; зависимости между производственной ритмичностью и различными показателями производственно-хозяйственной и организационно-технологической деятельностью; дифференциальные и
интегральные функции распределения значений производственной ритмичности для каждой группы
процессов; принципы планирования организации и планирования строительства лесовозных автомобильных дорог с использованием информационных технологий при условии ритмичной синхронизации выполнения отдельных процессов с определенным уровнем надежности всей системы.
В четвертом разделе представлена экспериментальная проверка результатов исследования.
Оптимальность принятия организационно-плановых решений по критериям ритмичности проверена в процессе строительства лесовозных автомобильных дорог в течении 2017 года. Для этого
было выбрано несколько лесовозных автомобильных дорог базовых объектов дорожного строительства, которые отличаются разновидностями работ, типами конструкций дорожных одежд и расположены в различных дорожно-климатических зонах. В круг выбранных объектов для проведения экспериментальных работ включены не только участки нового строительства, но и участки реконструкции лесовозных автомобильных дорог. Это сделано с целью проверки возможности применения результатов исследований как для строительства, так и для реконструкции лесовозных автомобильных
дорог.
Методика экспериментального внедрения результатов исследований в производство предусматривает 2 этапа.
На первом этапе производится оптимизация квартальных объемов работ по критерию годовой
ритмичности. При этом любой вариант возможного распределения объемов работ, выраженных в
тыс. руб., оценивается годовой ритмичностью – Рг и возможной годовой прибылью – П.
В общем виде целевая функция оптимального квартального распределения объемов работ вы∑
ражается графом:
(3)
 є → Ргопт. →Пmax
где, Vij – объем работ, планируемый для выполнения в i-м квартале при j-м варианте распределения общего годового объема работ – V, тыс. руб.
Эффективность применения в строительстве лесовозных автомобильных дорог результатов исследований – методов организации и планирования ритмичного производства работ, подтверждена
актами о внедрении.
Общая экономическая эффективность от внедрения результатов исследования составляет
3700,2 тыс. руб., т.е. примерно 300-400 тыс. руб. на 1 приведенный километр дорог.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Одним из важнейших направлений повышения эффективности строительства лесовозных автомобильных дорог на современном этапе является дальнейшее совершенствование организации и
планирования дорожного строительства в целом и организации труда при производстве дорожностроительных работ, в частности.
Анализ состояния вопроса, проведенные теоретические и экспериментальные исследования
позволяют сделать вывод, что задачи совершенствования организации и планирования строительства
лесовозных автомобильных дорог наиболее эффективно могут быть решены на основе разработки
стохастических моделей, которые учитывают вероятностный характер развития дорожно – строительных процессов и позволяют оптимизировать элементы функционирующей системы «дорожное
строительство».
Выполненные исследования дают основания заключить, что при построении стохастических
моделей, оптимизирующих дорожно-строительное производство, следует исходить из системного
подхода, основанного на использовании математических методов и вероятностного характера факторов, обуславливающих ритмичное проведение дорожно-строительных работ при равноинтенсивном
использовании всех видов ресурсов.
Такой подход к оптимизации системы «дорожное строительство» обладает большой гибкостью
и обеспечивает построение комплекса стохастических моделей, наиболее адекватных реальным
условиям организации и планирования дорожно-строительного производства.
13
На основе системного подхода к поставленным задачам, теоретических исследований вопросов
организации и планирования дорожного строительства вообще и организации труда при производстве дорожно-строительных работ, в частности, натурных наблюдений и экспериментов, статистического анализа получены следующие основные результаты:
1. Разработаны принципы моделирования дорожно-строительного производства, реально отражающие основные особенности организации и планирования строительства лесовозных автомобильных дорог.
2. Проведена классификация, установлена роль и влияние случайных факторов на ход развития
дорожно – строительных работ как в пределах фронта их выполнения, так и в течение всего периода
строительства.
3. Установлено, что в качестве критерия оптимальности для принятия организационноплановых решений по строительству лесовозных автомобильных дорог с определенным уровнем
надежности, наиболее целесообразно принять показатели, характеризующие годовую ритмичность
Рг и производственную ритмичность – Рп. Разработаны и обоснованы системы экономических и производственных ограничений для оценки показателей ритмичности.
4. Разработана экономико-математическая модель планирования объемов работ по отдельным
календарным периодам по критерию годовой ритмичности, которая является базовой для решения
других задач, связанных с прогнозированием и планированием технико-экономических показателей
лесопромышленных предприятий (оптимальной степени годовой ритмичности, максимально ожидаемой прибыли и др.).
5. Разработана универсальная организационно-технологическая модель производства дорожностроительных работ, которая относится к классу имитационных и является основой для принятия организационно-плановых решений по критерию производственной ритмичности. Разработаны правила и установлены теоретические зависимости формализации элементов модели и расчета ее параметров.
6. Установлены теоретические зависимости для различных вариантов расчета пространственных и временных параметров и характеристик организационно-технологических моделей, обуславливающих нормальное функционирование, с определенным уровнем надежности, всей системы дорожно-строительных процессов, составляющих фронт работ.
7. Разработаны алгоритмы, блок-схема и программы для ЭВМ принятия оптимальных решений
по организации и планированию дорожно-строительных работ.
8. Экспертным анализом установлены основные направления экспериментальных исследований и доказана целесообразность проведения их на базе лесопромышленных предприятий, выполняющих различные виды дорожно-строительных работ по отдельным календарным периодам.
9. Установлены парные и множественные зависимости между показателями годовой ритмичности и экономическими показателями работы по различным анализируемым периодам. Использование полученных зависимостей в моделях годового планирования дорожного строительства обеспечивает решение о необходимой для практических целей точностью, широкого круга задач планирования и технико-экономического прогнозирования.
10. Получены экспериментальные зависимости. Характеризующие ход развития отдельных дорожно-строительных процессов и систематизированы в отдельные группы случайные факторы, которые вызывают аритмию производства работ.
11. Установлена классификационная структура дорожно-строительных процессов, которые в
зависимости от способа выполнения дорожно-строительных работ и интенсивности воздействия на
ход производства случайных факторов объединены в три класса и подразделены на 10 групп.
12. Для каждой из классификационных групп процессов получены зависимости между производственной ритмичностью и общими потерями рабочего времени, выработкой на 1-го рабочего, что
характеризует меру равноинтенсивного потребления всех видов ресурсов, уровень организации работ, оперативного планирования и управления производством, связь между ростом производительности труда и ритмичностью и др.
14
13. Установлено, что вероятностное распределение значений производственной ритмичности
подчиняется закону бета-распределения. Получены дифференциальные и интегральные функции
распределения значений Рп, позволяющие установить коэффициенты производственной ритмичности при любой надежности функционирования системы рассматриваемого комплекса дорожностроительных процессов.
Наиболее вероятное значение коэффициентов производственной ритмичности для первого
класса процессов составляет 0,85; 0,80, для второго – 0,79; 0,80, для третьего – 0,80; 0,83.
14. Разработана методика определения экономической оценки технико-экономических показателей работы лесопромышленного предприятия при условии принятия оптимальных организационно - плановых решений строительства лесовозных автомобильных дорог по критерию ритмичности.
Обоснована целесообразность применения разработанных методов организации и планирования в
практике строительства лесовозных автомобильных дорог.
Использование результатов проведенных исследований при проектировании организации и
планировании дорожного строительства и в процессе производства дорожно-строительных работ
позволяет снизить потери рабочего времени на 20-25%, повысить выработку на 1-го рабочего на 57%, сократить численность рабочих на 7-8%, повысить производительность труда на 4-7%, снизить
себестоимость строительства а 3-5% и улучшить ряд других технико-экономических показателей.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:
1. Бурмистров, Д.В. Влияние выраженных неровностей на проходимость КТТС / Д.В. Бурмистров [и др.] // Фундаментальные исследования. - 2015. - № 11. - С. 1308-1312.
2. Бурмистров, Д.В. К вопросу проезжаемости трелевочных волоков / Д.В. Бурмистров [и др.] // Фундаментальные исследования. - 2015. - № 11. - С. 1295-1298.
3. Бурмистров, Д.В. Оптимизация показателей функционирования транспортно-технологических машин / Д.В.
Бурмистров [и др.] // Фундаментальные исследования. - 2015. - № 11. - С. 1363-1367.
4. Бурмистров, Д.В. Проходимость комплексных трелевочно-транспортных систем на трелевочных волоках /
Д.В. Бурмистров [и др.] // Фундаментальные исследования. - 2015. - № 11. - С. 1304-1307.
5. Бурмистров, Д.В. Возможность применения нефтеполимерных вяжущих в конструктивных слоях дорожной
одежды автомобильных дорог / Д.В. Бурмистров [и др.] // Системы. Методы. Технологии. - 2016. - № 3.- С. 147-154.
6. Бурмистров, Д.В. Математическое моделирование оптимизации и управления транспортным потоком посредством применения датчиков регистрации проходящих автомобилей и информационных устройств / Д.В. Бурмистров
[и др.] // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. - 2016. - № 2 (68). - С. 102109.
7. Бурмистров, Д.В. Методика определения влияния природных факторов на стоимость строительства земляного
полотна лесовозных дорог / Д.В. Бурмистров [и др.] // Системы. Методы. Технологии. - 2016. - № 2 (30). - С. 179-184.
8. Бурмистров, Д.В. Определение эксплуатационных параметров лесовозных автопоездов / Д.В. Бурмистров,
Э.А. Черников, Ю.М. Чемшикова // Успехи современной науки.- 2016. – Т.8.-№ 12.- С. 129-132.
9. Бурмистров, Д.В. К вопросу движения лесовозных автопоездов при различных режимах работы / Д.В. Бурмистров, Э.А. Черников, Ю.М. Чемшикова // Успехи современной науки.- 2016. – Т.8.-№ 12.- С. 151-155.
Публикации в прочих изданиях:
10. Бурмистров, Д.В. Выбор критерия принятия решений при управлении информационным обеспечением автомобильного транспорта / Д.В. Бурмистров, А.В. Скрыпников, В.Г. Козлов, Е.В. Кондрашова // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. -2016. -№ 4-4.- С. 686-689.
11. Бурмистров, Д.В. Определение влияния параметров ходовой части лесовозного автопоезда на устойчивость
движения управляемых колес / Д.В. Бурмистров, В.Г. Козлов, А.В. Скрыпников, К.А. Яковлев // Международный
журнал прикладных и фундаментальных исследований.- 2016. - № 4-4.- С. 671-674.
12. Бурмистров, Д.В. Разработка методической базы формализации и процесса создания сетевых математических
моделей транспортно-технологических потоков лесоматериалов / Д.В. Бурмистров // XXII Международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех – 2016»: материалы конференции (23-25 марта 2016 г.) В 6 ч. –Ухта :
УГТУ, 2016. – 272 с. С. 112-115.
13. Бурмистров, Д.В. Моделирование оптимизационных расчетов по установлению структуры и объемов лесоперерабатывающих производств / Д.В. Бурмистров // XXII Международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех – 2016» : Материалы конференции (23-25 марта 2016 г.) В 6 ч. –Ухта : УГТУ, 2016. – 272 с. С. 115-118.
14. Выбор критерия принятия решений при управлении информационным обеспечением автомобильного транспорта / А.В. Скрыпников, В.Г. Козлов, Е.В. Кондрашова, Д.В. Бурмистров // Международный журнал прикладных и
фундаментальных исследований. - 2016. - № 4-4. - С. 686-689.
15
15. Определение влияния параметров ходовой части лесовозного автопоезда на устойчивость движения управляемых колес / В.Г. Козлов, А.В. Скрыпников, К.А. Яковлев, Д.В. Бурмистров // Международный журнал прикладных и
фундаментальных исследований. - 2016. - № 4-4. - С. 671-674.
16. Бурмистров, Д.В. Процессы эмиссии на автомобильных дорогах / Д.В. Бурмистров, О.С. Сушков // XXII
Международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех – 2017» : Материалы конференции (23-25 марта
2016 г.) В 6 ч. –Ухта : УГТУ, 2017. – 272 с. С. 35-41.
17. Бурмистров, Д.В. Методика определения концентрации загрязняющих веществ в полосе отвода автодорог /
Д.В. Бурмистров, О.С. Сушков // XXII Международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех – 2017» :
Материалы конференции (23-25 марта 2016 г.) В 6 ч. –Ухта : УГТУ, 2017. – 272 с. С. 41-46.
18. Бурмистров, Д.В. Методика определения рациональных условий применения железнодорожного и автомобильного транспорта при доставке лесоматериалов / Д.В. Бурмистров, Ю.Н. Пильник // Актуальные направления
научных исследований XXI века: теория и практика. Сборник научных трудов по материалам международной заочной
научно-практической конференции. – Воронеж, 2017. № 9 (35). С. 99-103.
Монографии:
19. Повышение эффективности функционирования лесовозных дорог: монография / Д.В. Бурмистров, О.Н. Бурмистрова; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2017. – 163с.
Патенты:
20. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2017662508 Программа для определения количества тепла, рассеиваемого с поверхности гидрораспределителя лесных машин/ Д.В. Бурмистров [и др.];
правообладатель ФГБОУ ВО Ухтинский государственный технический университет. – № 2017613604; заявл.
20.04.2017.; зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 09.11.2017г.
21. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2016661599 Программа оптимизации
структуры и состава парка лесотехнических машин / Д.В. Бурмистров [и др.]; правообладатель ФГБОУ ВО Ухтинский
государственный технический университет. – № 2016615338; заявл. 25.05.2016.; зарегистрировано в Реестре программ
для ЭВМ 14.10.2016г.
22. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2017618514 Программа решение задачи учета влияния эластичности спроса на стоимость транспортировки лесоматериалов / Д.В. Бурмистров [и др.]; правообладатель ФГБОУ ВО Ухтинский государственный технический университет. – № 2017612095; заявл. 15.03.2017.;
зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 03.08.2017г.
23. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2017619499 Программа определения
точки безубыточности транспортно-технологической сети лесопромышленного предприятия / Д.В. Бурмистров [и
др.]; правообладатель ФГБОУ ВО Ухтинский государственный технический университет. – № 2017614088; заявл.
03.05.2017.; зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 25.08.2017г.
24. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2017662837 Программа для определения количества тепла, передаваемого баком через стыкующиеся детали и узлы лесных машин / Д.В. Бурмистров [и
др.]; правообладатель ФГБОУ ВО Ухтинский государственный технический университет. – № 2017613619; заявл.
20.04.2017; зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 17.11.2017г.
Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу 163002,
г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17, главный корпус, ФГАОУ ВО «Северный (Арктический)
федеральный университет имени М.В. Ломоносова», учёному секретарю.
Тел. 8(8182)216-149,
e-mail: t.turikova@narfu.ru
БУРМИСТРОВ Дмитрий Валерьевич
ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОРГАНИЗАЦИИ И
ПЛАНИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ЛЕСОВОЗНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ
ДОРОГ
16
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа