УДК 69.059
М. І. МАЛЬКОВ, О. М. ГАВРИШ, М. Ф. ФЕСЕНКО, В. В. СИТИК (В/Ч Т 0100),
С. О. ЯКОВЛЄВ (ДІІТ)
БАГАТОКРИТЕРІАЛЬНИЙ МЕТОД
КОМПЛЕКСНОГО РОЗВИТКУ ПАРКУ
БУДІВЕЛЬНО-ДОРОЖНІХ МАШИН
РозглянутонапрямкитехнічногорозвиткуіоснащенняДержавноїспеціальноїслужбитранспортусучас
-ними технічними засобами, а також напрямки розв’язання задачі формування парку будівельних машин шляхомвикористовуваннясередніхзначеньпараметрів, якіхарактеризуютьроботуцихмашин.
Рассмотрены направления технического развития и оснащения Государственной специальной службы транспортасовременными техническимисредствами, атакже направлениярешения задачи формирования парка строительных машин путем использования средних значений параметров, которые характеризуют работуэтихмашин.
The article considers directions of technical development and provision of the State Special Transport Service with the new, modern technical equipment and also the directions of solving the task of formation of building ma-chinery stock by the use of the mean values of parameters, which characterize the operation of these machines.
Технічні засоби структурних підрозділів Державноїспеціальноїслужби транспорту, сере
-днійвікякихперевищив 15-річнийрубіж, стано
-влять 70 % їхзагальної кількості, алецей показ
-никнеповиненбутибільшимза 10…15 %.
Адміністрація Держспецтрансслужби за
-кінчила розроблення проекту Програми фор
-мування та розвитку Державної спеціальної служби транспорту до 2015 року, складовою частиною якої є розвиток озброєння служби.
Необхідність розвитку озброєння Держспецт
-рансслужби зумовлюється тим, що в даний час її об’єднані та окремі загони не повністю забезпеченісучасноютехнікою.
Розглянути напрямки технічного розвитку,
оснащення Держспецтрансслужби новими су
-часними землерийними, ланкозбиральними,
укладальними та баластувальними засобами,
копровими агрегатами та мобільними ремонт
-нимикомплексами; напрямкирозв’язаннязада
-чі формування парку будівельних машин шля
-хомвикористаннясередніх значеньпараметрів,
якіхарактеризуютьроботубудівельних машин,
виявитизастарілітарівноціннімашини.
Задача керування складом парку машин полягає у визначенні оптимального попов
-нення з урахуванням зміни програми робіт,
списання старих машин і можливостей при
-дбання нових протягом планованого відрізка часу. Задачу формування нового парку мож
-на розглядати як окремий випадок задачі знаходження йогооптимального поповнення,
коли кількість машин кожного типорозміру,
щознаходяться впарку, дорівнюєнулю.
Для порівняння двох або декількох конку
-руючих варіантів механізації і вибору найкра
-щого пропонується використовувати функцію зведенихвитрат
з.о
П =И+ЛХ , (1)
де Пз.о – розмір зведених витрат, розрахова
-ний на одиницю обсягу робіт на об’єкті; И –
частина зведених витрат (питомих або об’єктних), щоприпадаєнавесьобсягробітна об’єкті, незалежить відХ ивизначаєтьсятіль
-ки способом механізації (типорозміром засто
-совуваних машин, складом комплекту машин тощо); Х – значення відповідного перемінного фактора; Л – частина зведених витрат (пито
-мих або об’єктних), що залежить від способу механізації і припадає на одиницю величини перемінногофактораХ.
Витрати j-ї будівельної машини при вико
-нанні роботи обсягом W можна визначити, ви
-користовуючифункціюзведенихвитрат
з.y c j. w j.
П =R + R W . (2)
Постійні витрати на одне перебазування .
c j
R іпостійні витрати на одиницю виміру ви
-конуваних робіт Rw j. є основними характерис
Порівняльну оцінку j-ї машини з іншими машинамиробимо в такий спосіб. Через точку
j
m проведемо прямі, перпендикулярні осям
w
R і Rc (рис. 1). Ці прямі розбивають простір
критеріїв S на чотири взаємно непересічні простори.
{
}
{
}
{
}
(
)
1 . .
2 . .
4 . .
3 1 2 4
: ,
: ,
: ,
.
c c j w w j
c c j w w j
c c j w w j
S m R R ЛR R
S m R R ЛR R
S m R R ЛR R
S S S U S U S
⎫
= ≥ ≥
⎪ ⎪
= ≥ < ⎪
⎬ ⎪ = < >
⎪ ⎪
= ⋅ ⋅ ⎭
(3)
Рис. 1. Простірхарактеристикбудівельнихмашин Кожна точка простору критеріїв для порів
-нюваної машини лежить в одному з чотирьох зазначених підпросторів. Якщо вона лежить у просторі S1, томожливідвавипадки:
1. Її координатизбігаються зкоординатами
wj
R , Rcj, тобто машини є рівноцінними. Вико
-наннянимибудь-якихобсягівробітприводитьдо рівних витрат, тому надалі передбачається, що зазначенімашинипоєднуютьсяводинклас.
2. Хочабодназкоординатнезбігаєтьсязко
-ординатами mj точки. Уцьомувипадкурозгляну
-тамашинаєгіршоювпорівняннізj-ю. Виконання нею будь-якого обсягу робіт призводить до вели
-кихвитрат (наприклад, точки m3, m4, mn−1).
Якщо точка простору критеріїв для порів
-нюваноїмашининалежитьпідпросторові S3, то
j-тамашинаєзастарілою.
Машини, точка яких у просторі критеріїв належить відкритим просторам S 2 або S4, не підлягають порівнянню в силу особливостей багатокритерійної задачі. Використовуючи да
-ну процедуру порівняння, у просторі критеріїв
можна виділитибезліч точок, кожна зякихха
-рактеризується тим, що не має стосовно себе точок, що належать підпросторові S3. Вони утворятьмножинуПарето.
Такимчином, парк доцільнокомплектувати машинами, показникиякихупросторікритеріїв утворять множинуПарето. Однак не всімаши
-ни цієїбезлічі підходять для комплектаціїпар
-ку в сенсі існування інтервалів робіт, у межах яких кожна з машин має найкращі показники функціонування. Покажемоце.
На початку виберемо машину з мінімальним значеннямпоказника Rw. Значенняпараметрів Rc
і Rw дляцієїмашинипозначимочерез Rc1і Rw1.
Відповідно довластивостей точок множини Парето, точки, що відповідають іншим маши
-нам, будуть лежати впідпросторі S4 по відно
-шеннюдообраної, тобтодлябудь-якоїмашини
j справедливасистеманерівностей
1
1 ,
.
c cj
w wj
R R
R R
> ⎧⎪ ⎨ <
⎪⎩ (4)
Rc
Rcj
0 Rwj Rw
m1
•
S2
S3
mn-2
•
S4
• mn
• mj
• m3
• m4 S1
Змашин, щозалишилися, виберемомашину знайменшим значенням параметра Rw, позна
-чившикоординатиїїточкивпросторікритеріїв через Rc2 і Rw2. Відповідно досистеми (4) за
-пишемо
1 2
1 2
, .
c c
w w
R R
R R
> ⎧ ⎨ <
⎩ (5)
Знайдемообсягробіт, заякихзведенівитра
-тинаїхнєвиконаннядляпершоїідругоїмаши
-нибудуть однакові. Для цього необхідно вирі
-шитисистемурівнянь
1 1
2 2
, ,
зу c w
зу c w
П R R W П R R W
= + ⎧⎪
⎨ = +
⎪⎩ (6)
щодопараметра W . Зоглядунасистемунерів
-ностей (4), дійдемо висновку, що визначник системилінійнихрівнянь (6)
1
2 1 1
w
w R R −
− (7)
відміннийвіднуля. Отже, цясистемамаєєдине рішення.
Оскільки
1 0
c
R > , Rc2>0, Rw1>0, Rw2>0,
з огляду на систему (4) дійдемо висновку, що геометрична інтерпретація розв’язання задачі про перебування оптимальних меж виконува
-нихробітдлякожноготипорозмірумашинбуде мативигляд, показанийнарис. 2.
Рис. 2. Геометричнаінтерпретаціярішеньзадачівизначенняоптимальнихобсягівробіт
длякожноготипорозмірумашин
Пзу = Rc1 + Rw1·W
0 Wоп1 Wоп2 Wоп1 Wоп2 W Пзу
Rc1
Rc2
Rc3
Пзу = Rc3 + Rw3·W
Вінтервалі (Won1,∞) зведені витрати на ви
-конанняробіт дляпершої машини будуть мен
-ше, ніждля другої. Отже, її доцільно викорис
-товувати, коли дійснийобсяг робітбуде знахо
-дитьсявцьомуінтервалі.
У точці W W= on1 питомі витрати для обох машинбудутьрівні. Томудля виконанняробо
-тиможнавикористовуватикожнузних.
В інтервалі (0,Won1) доцільно використову
-вати другу машину, тому що питомі витрати длянеїменше.
Розв’язуючисистемурівнянь (6), одержуємо
1 2 1 2 1 c c оп w w R R W R R − =
− . (8)
Якби кількість типорозмірів машин була б обмеженадвома, тона цьому розв’язання зада
-чі визначення оптимальних обсягів робіт для кожної змашин було б закінчене. Цікаві особ
-ливостіз’являються, коли конкуруючихмашин більшедвох, узагальномувипадку n.
З машин, що залишилися, виберемо таку,
значення параметрів Rw якої є мінімальним,
позначивши коефіцієнти її точки в просторі критеріїв Rc3, Rw3. Оскільки ця точка лежить
вобласті S4 відносно до точкиз координатами
2
c
R , Rw2, виконуютьсяумови
2 3 2 3 , . c c w w R R R R > ⎧ ⎨ <
⎩ (9)
Отже, система
2 2
3 3
, .
зу c w
зу c w
П R R W П R R W
= + ⎧⎪
⎨ = +
⎪⎩ (10)
маєєдинийрозв’язокі, аналогічноранішерозгля
-нутомувипадку, цейрозв’язоквизначаєграничну точку Won2, щорозділяєобластьможливихробіт надвохпідобласті, укожній зякихбільшкраще застосуванняоднієїзрозглянутихмашин.
Якщо прямі, описувані рівняннями систе
-ми (10) перетинаються, якпоказано на рис. 2,
тоцеозначає, щозастосуваннядругоїмашини більшпереважно при виконанніобсягів робіт,
що належать інтервалові (Won2, Won1), а тре
-тьої – (0,Won2).
Однакможливийібільш складнийвипадок,
колиабсциса точкиперетинуцихпрямих ' 2
оп
W
лежить праворуч стосовно Won1 (пунктир на
рис. 2). Уцьомувипадкумаємісцецікаваособ
-ливість. Хоча кожна з трьох розглянутих машин
стосовноіншоїмаєсвоюобластьдоцільноговико
-ристання, при їхньому спільному застосуванні другамашинаобластідоцільногозначеннянемає
(системнийефект). Прицьому, яквиднонарис. 2,
змінюється областьдоцільноговикористання першої машини, що належить інтервалові
(Wоп' 1,∞). Значення лівої границі може бути ви
-значенешляхомрозв’язаннясистемирівнянь
з 1 1
з 3 3
, ,
у c w
у c w
П R R W П R R W
= + ⎧⎪
⎨ = +
⎪⎩ (11)
причому
' 3 1
1 1 3 c c оп w w R R W R R − =
− . (12)
Виконуючианалогічні міркуваннядлячетвер
-тої, п’ятоїмашинтощо, можназнайтиобластіїх
-нього припустимого використання. При цьому вартоврахувати, щоврезультатісистемногоефе
-ктузіспискукомплектаціїпарку, приоблікутех
-нічниххарактеристикчерговоїмашини, можеви
-ключатисянеодна, адекількапопередніх.
Блок-схема алгоритму визначення машин,
якими доцільно комплектувати парк, наведена нарис. 3.
Варто звернути увагу, щов результаті засто
-сування цього алгоритму визначаються тільки типорозміримашин, зякихдоцільнокомплекту
-ватипарк. Їхнійкількіснийсклад повиннийбу
-ти визначений на підставі розгляду структури потокувимог.
Слідзазначити, щорозглянутийметод порі
-вняння конкуруючих варіантів використання будівельних машин неновий. Різнійого аспек
-тирозглянутівроботахпрофесораС. Е. Канто
-рераійогоучнів.
Нової є форма викладу матеріалу, що по
-кладена в основу алгоритму і програми визна
-ченнятипорозмірівмашиніїхньоїкількостідля комплектаціїпарку, запропонованіуційстатті.
Висновок
Цифри, якіхарактеризуютьвиробничімож
-ливості загонів Держспецтрансслужби, не є ста
-лими; вониможутьзмінюватисязалежновідшта
-тузагонівтаможливостейвідновлювальноїтехні
-ки. Реформування та розвиток Держспецтрансс
-лужби передбачає створення таких мобільних формувань, якіздатнішвидкопереміщатисяуви
-значені регіонивсіма видамитранспорту для ви
-конаннязавданьвінтересахтранспортногозабез
-печення, атакождля участівліквідаціїнаслідків аварій, катастроф, стихійних лих та терористич
Рис. 3. Блок-схемаалгоритмувизначеннябудівельнихмашиндлякомплектаціїпарку
БІБЛІОГРАФІЧНИЙСПИСОК
1. Беленький П. Е. Управление техническим
и организационным развитием предприятия /
П. Е. Беленький, Ю. Л. Гитгик, Т. В. Ландина. –
К.: Техніка, 1992. – 126 с.
2. Герасимов Е. Н. Многокритериальная оптими
-зацияконструкцій / Е. Н. Герасимов, Ю. М. По
-чтман, В. В. Скалозуб. – К.–Донецк: Вищашк.., 1985. – 134 с.
3. КудрявцевЕ. М. Комплекснаямеханизация, авто
-матизациия и механовооруженностьстроитель
-ства. – М.: Стройиздат, 1989. – 246 с.
4. ТимошенкоВ. К. Землеройныеиземлеройно
-транспортные машины / В. К. Тимошенко,
Л. А. Хмара. – Д.: ДИСИ, 1990. – 238 с.
Надійшладоредколегії 14.03.2005. Виділенняіззагальногоспи
-скумашин, показникияких впросторікритеріївнале
-жатьмножиніПарота. Роз
-ташуваннямашинвпорядку зростанняпараметраRw
Встановленнялічильника вибраноїмашиниN1рівним
одиниціталічильникама
-шиниN2рівним 2
Визначенняграницьоблас
-тейдоцільноговикористання длямашинN1таN2
Виключеннямашини N1зісписку. Змен
-шеннялічильникаN1 наодиницю
Поставленняправоїталівої границьінтервалудоцільно
-говикористаннядлямашин
N1таN2
ЗаписзмістуN2уN1, збі
-льшеннянаодиницюN2
Чиєсис
-темний ефект?
МашинаN2
остання? кінець
ні
так
