Выбор оптимальных решений в области механизации строительства

Выбор оптимальных решений в области механизации строительства

Содержание механизированный транспортный строительный Введение

1. Выбор типа скреперов и формирование рабочих отрядов «скреперы-толкач» для заданных условий работы

1.1 Постановка задачи и исходные данные

1.2 Выполнение работы

1.2.1 Выбор рационального типа скрепера

1.2.2 Выбор типоразмера скрепера

1.2.3 Определение времени цикла скрепера

1.2.4 Определение требуемого количества скреперов на один толкач

1.2.5 Определение технической и эксплуатационной производительности

1.2.6 Определение эксплуатационных затрат

2. Организация использования транспортных средств

2.1 Задание

2.2 Расчет. Построение начального плана

3. Выбор рациональных маршрутов перевозок строительных грузов и комплектование звеньев «экскаватор-самосвал» на строительстве автомобильных дорог

3.1 Постановка задачи и исходные данные

3.2 Выполнение работы

3.2.1 Определяю эксплуатационную производительность автомобиля на каждом из участков перевозок по формуле

3.2.2 Определяю потребное количество автомобилей Определяю потребное количество автомобилей

3.2.3 Определяем целесообразные маршруты движения автомобилей

3.2.4 Проводим расчет маршрутов — заданий водителям

3.2.5 Определяем коэффициент использования экскаватора по времени в соответствии с формулой

4. Поточные методы производства комплексно-механизированных строительных и дорожно-строительных работ

4.1 Постановка задачи и исходные данные

4.2 Порядок выполнения работы

4.3 Основные определения поточного метода организации комплексно — механизированных строительных работ

4.4 Формирование и расчет неритмичных потоков с непрерывным использованием ресурсов

4.5 Формирование и расчет неритмичных потоков с критическими путями Заключение Список используемой литературы

Основным средством индустриализации строительного производства выступает его комплексная механизация, основными задачами которой являются повышение производительности труда и технологического уровня строительного производства, освобождение человека от выполнения тяжелых, трудоемких и утомительных операций, снижение себестоимости и улучшение качества строительной продукции и т. п.

Научная дисциплина «Комплексная механизация строительства» представляет систему знаний о процессах функционирования средств механизации и совокупность научно-обоснованных методов для эффективного решения задач комплексной механизации строительства.

В настоящее время деятельность инженера больше, чем когда-либо ранее, основана на широком использовании научных принципов, методов и способов при проектировании и эффективном использовании не только машин, но и комплектов, комплексов и парков машин.

1. Выбор типа скреперов и формирование рабочих отрядов «скреперы — толкач «для заданных условий работы

1.1 Постановка задачи и исходные данные

Закрепить знания о возможных областях применения прицепных и самоходных скреперов и приобрести практические навыки для решения конкретных задач по оптимальному подбору скреперов и формированию отрядов «скреперы — толкач» для работы в заданных условиях эксплуатации.

Исходные данные задания приведены в таблице 1.

Таблица 1. Исходные данные

1.2 Выполнение работы

1.2.1 Выбор рационального типа скрепера

По графикам (рисунок 1.1) для заданных дальностей транспортировки, и характеристик транспортных путей выбирается рациональный тип скрепера (по способу передвижения и загрузки): прицепной, полуприцепной, самоходный, двухмоторный, с элеваторной загрузкой.

Графики (рисунок 1) описывают в первом приближении области рационального применения скреперов различных типов и облегчают выбор варианта машин для последующего технико-экономического анализа. Коэффициент сопротивления движению может быть принят по графикам (рисунок 2). Для гусеничных машин=0,095

Рисунок 1 — Области рационального использования скреперов различных типов

А — прицепные скреперы к гусеничным тракторам; Б-В-Г-Д — скреперы, агрегатируемые с колесными тягачами; Б — самоходные на базе одноосных седельных тягачей; В — полуприцепные на базе двухосных тягачей; Г — самоходные двухмоторные и с мотор — колесами; Г+Г^/ — то же при обеспечении саморазгрузки; Д — скреперы с элеваторной загрузкой.

Рисунок 2 — Коэффициент сопротивления движению гусеничных и колесных машин: 1 — пневматика; 2 — супербаллоны; 3 — гусеницы

Таким образом, при заданных условиях рациональнее будет использование прицепных скреперов к гусеничным тракторам.

механизированный транспортный строительный Таблица 2. Технико-эксплуатационные характеристики скреперов

1.2.2 Выбор типоразмера скрепера

Для выбранного типа скрепера намечается несколько вариантов типоразмеров скреперов с различной емкостью ковша, обеспечивающих выполнение работы с различной производительностью. Марка и емкость данных скреперов, а также марка соответствующего бульдозера — толкача заносятся в форму (таблица 3).

Таблица 3

1.2.3 Определение времени цикла скрепера

Время рабочего цикла скрепера определяется для всех типов сопоставляемых скреперов:

где время набора грунта (загрузка ковша), с.

время движения гружёного скрепера, с.

время разгрузки, с.

время движения порожнего скрепера, с;

время на повороты переключения передач; Для прицепных

Время набора грунта :

где длина пути набора грунта в ковш, м;

скорость движения скрепера при наборе (загрузке), км/ч.

Скорость выбирается по таблице 1.2−1.8 (с. 6 — 12).

Длина пути набора принимается равной 20 — 40 м (большие значения соответствуют глинистым грунтам II категории, а также песчаным и лессовым грунтам).

Время разгрузки скрепера :

Где длина разгрузки скрепера, м;

скорость движения скрепера, км/ч.

Скорость выбирается по таблице 1.2 — 1.8 (с. 6 — 12).

Длина пути разгрузки принимается по таблице 1.11 (стр.15).

Время движения гружёного скрепера :

Время движения порожнего скрепера :

где дальность транспортирования берётся из индивидуального варианта исходных данных, м;

скорость движения гружёного скрепера, км/ч;

скорость движения порожнего скрепера, км/ч.

Скорости и подсчитыванием по формулам:

максимальная скорость груженого скрепера (с. 6 — 12, табл.1.2 — 1.8), км/ч;

максимальная скорость порожнего скрепера (с.6−12,табл.1.2−1.8), км/ч;

коэффициент, учитывающий потерю скорости с увеличением сопротивления движению и уклонов транспортных путей.

выбирается по графику (рисунок 3) в зависимости от и характера движения (с грузом или порожним ходом).

Рассчитанные параметры цикла заносятся в таблицу 1.3 по каждому из сопоставляемых скреперов.

Тогда время циклов:

с

с

Таблица 4. Цикл скрепера, количество скреперов на один толкач

Рисунок 3 — Зависимость коэффициента от суммарного сопротивления движению 1 — для гусеничных скреперов; 2 — для колёсных скреперов;

— движение с грузом; —- движение порожним ходом

1.2.4 Определение требуемого количества скреперов на один толкач

Требуемое количество скреперов на один толкач назначается по рекомендациям ЕНиР (стр. 17,таблица 1.13).

Найденные значения количества скреперов на один толкач т по каждому варианту сопоставляемых скреперов заносятся в таблицу 4.

1.2.5 Определение технической и эксплуатационной производительности

Определение технической и эксплуатационной производительности

отрядов «скреперы — толкач» .

Общая техническая производительность отряда скреперов находится, но формуле:

где емкость «с шапкой» ковша скрепера, м³;

количество циклов одного скрепера за час работы:

Тогда техническая производительность определится:

Эксплуатационная сменная производительность отряда:

где коэффициент использования рабочего времени отряда машин

в течении смены, равный 0,4…0,5.

1.2.6 Определение эксплуатационных затрат

Определение эксплуатационных затрат на разработку и транспортирование на заданное расстояние 1 м³ грунта отрядом скреперов с толкачом (себестоимости единицы продукции) производится по формуле:

где общая себестоимость машино-смены отряда скреперов и толкача (эксплуатационные расходы за смену), руб/см.

где стоимость машино-смены одного скрепера, руб/см;

количество скреперов на один толкач;

стоимость машино-смены одного толкача, руб/см.

Тогда себестоимости единицы продукции:

Результаты расчётов заносятся в таблицу 5 по каждому из сопоставляемых вариантов скреперов. Данные по стоимости машино — смены и приведены в таблице 1.2 — 1.8 (стр. 6 — 12).

Расчёты себестоимости единицы продукции проводим по всем сопоставляемым вариантам, значения заносим в таблицу 5.

Результаты расчётов технической и эксплуатационно производительности

Таблица 5

Вывод: По показателю себестоимости единицы продукции об оптимальном варианте типов скреперов и сформированных отрядов для заданных условий работы.

Таким образом, я произвёл ряд расчетов, по которым можно сделать вывод, что более рационально в заданных условиях будет использование прицепного скрепера марки ДЗ-77А т.к. себестоимость единицы продукции данного скрепера будет наименьшей, из рассмотренных типов и марок скреперов.

2. Организация использования транспортных средств при комплексной механизации дорожных работ

2.1 Задание

Целью данной работы является приобретение навыков применения современных методов оптимизации при организации оптимального использования дорожно-строительных машин.

В качестве примера используется дорожно-строительное управление, которое ведёт строительство пяти автомобильных дорог, для которых поставляется песчано — гравийная смесь из четырёх карьеров местных строительных материалов.

Исходные данные беру из таблицы 6 и таблицы 7 .

Отсутствие подъездных путей между конкретными дорогами и карьерами указано в таблице 6, там же указан объём поставок, и потребления песчано — гравийной смеси.

Расстояние между строящимися дорогами и карьерами (км) приведено в таблице 7.

Таблица 6

Таблица 7

Требуется определить оптимальное распределение объемов песчано-гравийной смеси между потребителями с учётом имеющихся ограничений, исходя из минимальных затрат транспортной работы, выраженной тМкм.

2.2 Расчет. Построение начального плана

Из условия решаемой задачи известно об отсутствии дороги между карьером и дорогой .

Тогда исходная матрица может быть представлена в виде таблицы 8.

Таблица 8

В рассматриваемой матрице расстояние выбираю значительно большим, чем действительное, с целью выполнения условия .

Таблица 9. Построение начального плана:

Составим таблицу 10, отличающуюся от таблицы 9 тем, что в неё введены вспомогательная строка и столбец.

Проведём последовательное закрепление потребителей за поставщиками способом двойного предпочтения. Вначале выбираю и отмечаю наименьшее расстояние в каждой строке. Затем тоже самое делаю по столбцам. Нераспределённый груз записывают в неотмеченные клетки, расположенные на пересечении неудовлетворённой строки и столбца. Количество груза, помещаемого, в каждую клетку, определяется наименьшей величиной груза у соответствующего поставщика или потребность в грузе соответствующего потребителя.

Таблица 10. Начальное распределение

После окончания распределения подсчитываем общий объём транспортных затрат:

где — наличие груза в загруженной клетке, т;

— расстояние от — го карьера доой дороги, км.

Проверяем оптимальность полученного распределения.

Определим потенциалы по загруженным клеткам, исходя из правила:

При невозможности определить потенциал через загруженные клетки, искусственно загружаем недостающее количество клеток матрицы, для чего в них записываем 0 и оперируем в последующем этой клеткой, как загруженной.

После определения потенциалов отыскиваем среди незагруженных клеток такие, для которых разность между потенциалами будет больше расстояния:

Для каждой такой клетки определяем число:

.

Значение проставляются в нижнем левом углу клеток матрицы. Наличие их свидетельствует, что принятое распределение не является улучшенным и его можно улучшить.

Т.к. в начальном распределение присутствуют незагруженные клетки с потенциалом больше 0, значит составляем первое оптимальное распределение:

Табл. 10.1.1 Первое промежуточное распределение.

Получаем первое оптимальное распределение:

Табл 10.1.2 Первое оптимальное распределение.

Т.к. в первом оптимальном распределение отсутствуют незагруженные клетки, в которых разность между потенциалами больше пути, то оно является оптимальным. Найдем общий оббьем транспортных затрат для оптимального распределения:

Проведем сравнение объёмов транспортной работы в первоначальном и оптимальном распределении по формуле:

Полученный процент снижения транспортной работы отражает эффект от применения оптимального плана использования комплекта машин при доставке материалов на строящиеся дороги. Т.к. полученный процент снижения транспортной работы больше нуля, следовательно наше распределение является оптимальный и следовательно план использования комплекта машин подходит.

3. Выбор рациональных маршрутов перевозок строительных грузов и комплектование звеньев «экскаватор-самосвал» на строительстве автомобильных дорог

3.1 Постановка задачи и исходные данные

Работа ставит своей целью выбор рациональных маршрутов перевозки грузов при максимальном коэффициенте использования пробега автомобилей, определение количества и вида экскаваторов и самосвалов, необходимых для перевозки указанного объема строительных материалов.

Дорожно-строительному управлению (ДСУ) поставлена задача по перевозке и укладке в тело дороги объемов материалов от поставщиков к потребителям, определенным в главе 2 из расчета выполнения указанного объема за одну смену. ДСУ выполняет работы методом организации комплексных механизированных звеньев (бригад). Требуется определить:

1) количество и вид автосамосвалов, применяемых для перевозки материалов;

2) оптимальные маршруты перевозок;

3) количество и вид экскаваторов для разработки и погрузки материала в карьерах.

Работа комплексных механизированных звеньев должна быть организована с минимальными непроизводительными потерями времени.

Исходными данными являются:

1) Объемы расстояния перевозок материалов берутся в соответствии с данными, полученными в результате выполнения работы в главе 2 при условии, что указанные работы должны быть выполнены в течение одной смены.

2) Средние технические скорости движения автосамосвалов ЗИЛ-4362 МО, МАЗ-55 513, КРАЗ-6510 по дорогам с разным типом покрытий приведены в [I, таблице 3.1 (стр.33)].

Вид покрытия выбирается в соответствии с номером дороги, указанным в матрице главы 2.

3) Соотношения емкости ковша экскаватора с грузоподъемностью автомобиля приведены в [I, таблице 3.2 (стр.33)].

4) Нормы продолжительности простоя автомобиля — самосвала под погрузкой и разгрузкой сыпучих материалов приведены в [I, таблице 3.3 (стр.33)].

5) Технические характеристики экскаваторов, применяемых на погрузочно-разгрузочных работах, приведены в [I, таблице 3.4].

3.2 Выполнение работы

3.2.1 Определяю эксплуатационную производительность автомобиля на каждом из участков перевозок по формуле:

где время нахождения автомобиля в наряде, ч ();

средняя техническая скорость, км/ч [I, таблица 3.1].

коэффициент полезного действия пробега

(отношение пробега с грузом к общему пробегу) принимаю равным 0,5;

грузоподъемность транспортного средства, т [I, таблица 3.2].

коэффициент использования грузоподъемности (для грунтов);

среднее расстояние пробега автомобиля с грузом, км;

продолжительность простоя автомобиля под погрузкой и разгрузкой, ч [I, таблица 3.3].

Определение производительности транспортных средств ведется по трем маркам автомобилей ЗИЛ-4362 МО, МАЗ-55 513, КРАЗ-6510 [I, таблица 3.2] по маршрутам, выбранным в главе 2. Вид покрытия дорог для определения средней технической скорости выбирается в соответствии с номером строящейся дороги.

Для определения простоев за одну ездку складываются простои под погрузкой и разгрузкой, приведенные в [I, таблица 3.3].

Для автомобиля ЗИЛ-4362 МО:

Для автомобиля МАЗ-55 513:

Для автомобиля КрАЗ-6510:

3.2.2 Определяю потребное количество автомобилей

Определяю потребное количество автомобилей — самосвалов различных марок, необходимых для перевозки указанного в задании количества груза по всем оптимальным маршрутам:

Где количество автомобилей марки;

количество материалов, предназначенных для перевозки от карьера до дороги.

Для удобства данные и результаты расчетов сводим в таблицу 16.

Расчет для ЗИЛ-4362 МО:

Расчет для МАЗ-5513:

Расчет для КрАЗ-6510:

Таблица 16

Итого: 13

3.2.3 Определяем целесообразные маршруты движения автомобилей

На заключительном этапе организации работы автомобильного транспорта по перевозке грузов необходимо конкретно определить целесообразные маршруты движения автомобилей и разработать наряд-задание на перевозку грузов.

С этой целью необходимо составить заявку, приведенную в таблице 17.

Наряд задание на перевозку груза (заявка) Таблица 17

Число ездок определяется как:

где объем перевозок на маршруте

грузоподъемность автомобиля марки На основе заявок на перевозку грунта [таблица 17] составляю матрицу [таблица 18].

В матрице [таблица 18] указывается количество ездок из карьеров на соответствующие дороги и расстояния между карьерами и дорогами, которые берутся по исходным данным раздела 2.

Начальное распределение Таблица 11

Проверяем оптимальность полученного распределения.

Определим потенциалы по загруженным клеткам, исходя из правила:

При невозможности определить потенциал через загруженные клетки, искусственно загружаем недостающее количество клеток матрицы, для чего в них записываем 0 и оперируем в последующем этой клеткой, как загруженной.

После определения потенциалов отыскиваем среди незагруженных клеток такие, для которых разность между потенциалами будет больше расстояния:

Для каждой такой клетки определяем число:

.

Значение проставляются в нижнем левом углу клеток матрицы. Наличие их свидетельствует, что принятое распределение не является улучшенным и его можно улучшить. Т.к. в начальном распределение присутствуют незагруженные клетки с потенциалом больше 0, значит, составляем первое оптимальное распределение:

Первое промежуточное распределение. Табл. 11.1.1

Получаем первое оптимальное распределение:

Первое оптимальное распределение. Табл. 11.1.2

Т.к. в первом оптимальном распределение отсутствуют незагруженные клетки, в которых разность между потенциалами больше пути, то оно является оптимальным.

Окончательное распределение порожних и груженых ездок. Таблица 18

Данная матрица содержит как маятниковые, так и контурные маршруты:

1) К₃Д₁Д₁К₃ — 44;

2) К₂Д₁Д₁К₃К₃Д₄Д₄К₄К₄Д₃Д₃К₂ — 23;

3) К₂Д₁Д₁К₂ — 23;

4) К₄Д₂Д₂К₄ — 23;

5) К₃Д₄Д₄К₃-67

6) К₁Д₃Д₃К₁ — 23;

7) К₂Д₃Д₃К₂-89

3.2.4 Проводим расчет маршрутов — заданий водителям

После определения маршрутов движения проводят расчет маршрутов-заданий водителям. Это делается с помощью таблицы 24, где указаны обозначения каждого пункта отправления и получения груза. Таблица 24 построена так же, как часть путевого листа, где записывают задание водителю. Количество ездок одного автомобиля по данному маршруту за рабочий день определяется по формуле:

где продолжительность смены работы автомобиля, ч;

коэффициент внутрисменного использования автомобиля

(применяется);

общее время нахождения автомобиля на заданном маршруте, ч:

где общее время движения по маршруту, ч;

суммарная протяженность маршрута, км;

среднетехническая скорость движения автомобиля;

суммарное время простоя при погрузке, ч;

суммарное время простоя при разгрузке, ч.

Округление числа ездок на маршруте до целых чисел целесообразно делать в сторону уменьшения. Это дает возможность в определенной мере учитывать время, необходимое для нулевых пробегов автомобиля. Полученное количество ездок записывается в столбец 6 (таблица 24). При этом учитывается, что из ДСУ на первый пункт погрузки и с последнего пункта выгрузки в ДСУ автомобиль делает только по одной ездке. Число последних ездок без груза на каждом маршруте всегда меньше на одну, чем число ездок по маршруту, так как после последней выгрузки автомобиль возвращается на автотранспортное предприятие, а не на первый пункт погрузки.

Пробег одного автомобиля определяют умножением количества ездок на соответствующие пробеги (таблица 19). Количество автомобилей на каждом маршрут определяют делением потребного числа ездок на данном маршруте на число оборотов, которое может выполнить один автомобиль на этом маршруте за рабочую смену. Значение пробега всех автомобилей с грузом и без груза определяют путем умножения количества автомобилей на соответствующие значения пробега одного автомобиля. Коэффициент использования пробега на маршруте определяют в строке «итого» путем деления итоговых значений столбца 9 на значение столбца 10.

Таблица 19. Таблица расчетов маршрутов-заданий водителю

После заполнения табл. 19 приступают к заполнению стандартных путевых листов, используемых на автотранспортных предприятиях, перенося в них записи, которые получены в столбцах 2−7. Каждый маршрут, имеющий два и белее карьеров, можно начинать с любого пункта погрузки. Это приходится делать с целью избежание одновременной подачи на один и тот же пункт погрузки большого количества автомобилей и создания очередей. При этом нулевые пробеги от ДСУ до начала маршрута могут несколько увеличиваться.

Решая задачу выбора количества необходимых погрузочных средств (экскаваторов), объем поставок берем из вариантов задания главы 2; типы машин, обслуживающих каждый карьер, определяются согласно [I, табл. 3.4].

Зная марку автомобиля и его грузоподъемность [I, табл. 3.2], определим по этой же таблице рекомендуемую емкость ковша экскаватора и определим его марку в соответствии с [I, табл. 3.4]. Определяем коэффициент использования экскаватора по времени в соответствии с формулой:

(3.7)

где V_i — количество грунта, необходимого для погрузки из i карьера, т;

П_э — эксплуатационная производительность экскаватора, м/ч (табл. 3.4);

— объемный вес погружаемого материала в разрыхленном состоянии (для песчано-гравийной смеси = 1,85 т/м³⁾;

t_см — продолжительность смены (t_см = 8,2 ч).

Определяют значение К_вэ по нормативам ЕНИР (см. ЕНИР сборник 2, выпуск 1 для грунтов II группы, к которым относится песчано-гравийная смесь, при их разработке экскаватором с обратной лопатой с погрузкой в автотранспорт). Осуществляют подбор экскаваторов по производительности с учетом соответствия максимальной высоты подъема ковша — высоте борта самосвала (табл. 3.4)

Подберем экскаватор для карьера К1. Для этого сначала определим П_э максимально возможную, согласно формуле:

Согласно найденной максимальной производительности подберём экскаватор [4], экскаватор на гусеничном ходу Mitsubishi S3L2, с ёмкостью ковша 0,07 м³; высотой выгрузки 4,755 м; мощность двигателя 24 лс; производительность 7,3 м³/ч. Тогда Кве=0,9>0,65, следовательно выбранный экскаватор подходит. Подберем экскаватор для карьера К2. Для этого сначала определим П_э максимально возможную, согласно формуле:

Согласно найденной максимальной производительности подберём экскаватор [4], экскаватор на гусеничном ходу Mitsubishi N32, с ёмкостью ковша 0,6 м³; высотой выгрузки 4,68 м; мощность двигателя 85 лс; производительность 53 м3/ч. Тогда Кве=0,75>0,65, следовательно выбранный экскаватор подходит.

Подберем экскаватор для карьера К3. Для этого сначала определим П_э максимально возможную, согласно формуле:

Согласно найденной максимальной производительности подберём экскаватор [4], экскаватор на гусеничном ходу Mitsubishi N32, с ёмкостью ковша 0,6 м³; высотой выгрузки 4,68 м; мощность двигателя 85 лс; производительность 53 м3/ч. Тогда Кве=0,75>0,65, следовательно выбранный экскаватор подходит.

Подберем экскаватор для карьера К4. Для этого сначала определим П_э максимально возможную, согласно формуле:

Согласно найденной максимальной производительности подберём экскаватор [4], экскаватор на гусеничном ходу Hitachi EX135S, с ёмкостью ковша 0,45 м³; высотой выгрузки 3,5 м; мощность двигателя 42 лс; производительность 17 м3/ч. Тогда Кве=0,77>0,65, следовательно выбранный экскаватор подходит.

4. Поточные методы производства комплексно-механизированных строительных и дорожно — строительных работ

4.1 Постановка задачи и исходные данные

Производится укладка бетонной полосы комплектом машин для скоростного строительства автомобильных дорог. Виды работ и требуемые средства механизации приведены в таблице 20.

Таблица 20. Виды работ и требуемые средства механизации

Параметры участков: их длина, толщина снимаемого профилировщиком основания грунта и толщина укладываемого бетонораспределителем и бетоноукладчиком бетона выбираются из таблицы 21 по указанному преподавателем варианту.

Требуется сформировать и рассчитать неритмичный поток комплексно-механизированных строительных работ и оптимизировать его по критерию времени.

Таблица 21. Исходные данные

4.2 Порядок выполнения работы

Расчет неритмичного потока любого типа выполняется в следующей последовательности:

1) разбивка общего фронта работ на ряд частных объектов — частные фронты работ;

2) разделение комплекса работ на отдельные виды работ — частные потоки;

3) расчет необходимой продолжительности частных потоков на частных фронтах;

4) расчет матрично-сетевой модели потока;

5)оптимизация потока по критерию времени за счет установления рациональной очередности освоения частных фронтов.

Разбивка общего фронта работ на ряд частных фронтов производится исходя из технологических условий. Размеры частных фронтов определяются исходя из численности ведущих средств механизации (машин) и их оптимальных фронтов работы. Объемы работ на отдельных частных фронтах, как правило, различны.

Разделение комплекса работ на частные потоки производится из условия, что каждый частный поток состоит из таких видов работ, которые могут с достаточной эффективностью совместно выполняться на одном и том же частном фронте одним комплектом машин.

В качестве ведущего частного потока принимается наиболее трудоемкий вид работ, выполняемый наиболее мощными и производительными машинами. При любом виде неритмичного потока, то есть не только для потоков с непрерывным использованием ресурсов, но и потоков с непрерывным освоением частных фронтов и потоков с критическими путями, ведущий частный поток должен обладать непрерывностью занятости машин при переходе с одного частного фронта на другой.

Расчет необходимой продолжительности работ на частных фронтах устанавливается исходя из эксплуатационной производительности машин и объемов работ на частных фронтах. Методы расчета матрично-сетевой модели и оптимизации потока по критерию времени различны для различных типов неритмичных потоков.

4.3 Основные определения поточного метода организации комплексно — механизированных строительных работ

Сущность поточного метода заключается в одновременном, параллельном выполнении на различных участках объекта строительства всех процессов, входящих в комплекс работ.

В гражданском и промышленном строительстве поточно-скоростные методы организации работ применяются при наличии следующих условий:

1) комплексного строительства ряда однородных сооружений;

2) широкой индустриализации строительства, основанной на применении сборных конструкций и монтажных работ;

3) комплексной механизации строительных процессов.

В дорожном строительстве поточно-скоростные методы получили наибольшее распространение при сооружении автомобильных дорог с капитальными покрытиями.

При поточном строительстве объект работ делится на частные фронты (захватки), а комплекс работ — на частные потоки (виды работ).

Календарный период строительства объекта поточным методом делится на три части:

1) процесс постепенно включаются составляющие его частные потоки;

2) период установившегося потока, в течение которого функционируют все частные потоки;

3) период свертывания потока, в течение которого из строительного процесса постепенно выключаются частные потоки.

Наиболее общим и часто встречаемым видом строительных потоков являются неритмичные потоки. В неритмичных потоках продолжительность различных видов работ, выполняемых на одном частном фронте, различна. Кроме того, как правило, различной является также и продолжительность однотипных работ, выполняемых на различных фронтах.

В зависимости от требуемых условий организации строительных работ неритмичные потоки могут быть следующих типов:

1) с непрерывным использованием ресурсов;

2) с непрерывным освоением частных фронтов;

3) с критическими путями.

Неритмичные потоки с непрерывным использованием ресурсов формируются в условиях высокой механовооруженности работ.

При данном методе формирования потока полностью отсутствуют простои средств механизации и рабочей силы.

Комплект машин, выполняющий тот или иной вид работ, закончив работы на одном частном фронте, немедленно переходит на следующий частный фронт. Неритмичные потоки с непрерывным освоением частных фронтов формируются исходя из условий непрерывности производства работ на каждом частном фронте.

Неритмичные потоки с критическими путями дают возможность установления наиболее краткой продолжительности поточных работ. При этом методе формировании потока возможны, однако, кратковременные простои строительных машин.

В условиях комплексной механизации строительных процессов наиболее частое применение находят неритмичные потоки с непрерывным использованием ресурсов. Потоки с критическими путями формируются при необходимости наибольшего сокращения длительности работ.

4.4 Формирование и расчет неритмичных потоков с непрерывным использованием ресурсов

После разбивки общего фронта работ на частные фронты и разделения комплекса работ на частные потоки производится расчет продолжительности работ на отдельных частных фронтах. Полученные данные о требуемой продолжительности работ заносятся в матрицу формирования потока (таблица 27).

Матрицы формирования потока могут быть составлены в системе ОФР и в системе ОВР. В строках матрицы указываются частные фронты, а в столбцах — частные потоки. При формировании матрицы в системе ОВР в строках матрицы записываются частные потоки, а в столбцах — частные фронты. Перевод матриц из системы ОФР в систему ОВР (или наоборот) осуществляется путем их транспонирования.

Элементами матрицы служат продолжительности частных потоков на частных фронтах. В нижней строке матрицы подсчитываются продолжительности каждого частного потока.

В матрицу заносятся также значения периодов развертывания каждого частного потока по отношению к предыдущему.

Периодом развертывания частного потока называется время, через которое могут быть начаты работы данного потока после начала работ предыдущего потока.

Периоды развертывания частных потоков по отношению к предыдущим определяются раздельно для каждого частного фронта.

В качестве расчетного периода развертывания берется максимальное значение из числа вычисленных по всем частным фронтам.

В первую очередь произведём разбивку общего фронта работ на частные фронты и комплекса работ на частные потоки, рассчитав продолжительность робот на отдельных частных фронтах.

Расчет длительности потока А

Расчет длительности потока Б

Расчет длительности потока В

Расчет длительности потока Г

Расчет длительности потока Д

Таблица 22. Матрица формирования потока

Расчет продолжительности периода развертывания на каждом частном фронте производится по формулам (таблица 23).

Расчет продолжительности периодов развертывания Таблица 23

Общая продолжительность комплекса поточных работ определяется по формуле:

где сумма продолжительности работ в последнем частном потоке.

В заключение в соответствии с данными матрицы формирования строится сетевой календарный график производства поточных работ.

Рисунок 4 — Сетевой календарный график потока с непрерывным использованием ресурсов Оптимизация потока по параметру времени производится за счет рациональной очередности освоения частных фронтов, позволяющей уменьшить суммарное значение периодов развертывания.

Расчет оптимизации производится по алгоритму Афанасьева-Джонсона. В основу расчета положено правило Джонсона (1954г), позволяющее выбирать рациональную очередность освоения частных фронтов для двухстолбцовой матрицы, описывающей взаимодействие двух частных потоков.

В исходной матрице поочередно рассматриваются все ее строки, и выявляется работа с наименьшей продолжительностью.

Если работа с минимальной продолжительностью расположена в первом столбце матрицы, то эта строка переносится на первое место и в дальнейшем не рассматривается. Если работа с минимальной продолжительностью расположена во втором столбце, то вся строка, содержащая эту работу, переносится на последнее место и также в дальнейшем не рассматривается. Зачем эта операция производится с оставшимися строками до полного перестроения исходной матрицы в оптимальную.

Профессором В. А. Афанасьевым (СПГУСиА) в развитие алгоритма Джонсона предложен алгоритм, позволяющий выбрать рациональную очередность освоения частных фронтов для неритмичного потока с непрерывным использованием ресурсов, состоящего из любого числа частных потоков.

Алгоритм Афанасьева-Джонсона имеет следующую последовательность расчетов:

1. Исходная матрица из частных потоков разбивается на парных подматриц.

2. Каждая из парных подматриц оптимизируется по правилу Джонсона.

3. Каждая из оптимизированных подматриц поочередно принимается за генеральную, по которой переформировывается исходная матрица таким образом, что для всех ее столбцов принимается последовательность освоения, указанная в оптимизированной подматрице.

4. Для каждого варианта формирования рассчитываются периоды развертывания всех частных потоков. Минимальное значение суммы периодов развертывания будет соответствовать оптимальному варианту очередности освоения частных фронтов.

В соответствии с оптимизированным вариантом матрицы формирования потока вновь строится сетевой календарный график производства поточных работ.

;;; .

Оптимизация по подматрице :

Определяем по правилу Джонсона оптимальную очередность освоения частных фронтов:

; ;

В соответствии с методом Афанасьева принимаем эту подматрицу за генеральную, определяющую очередность работ, и вычисляем по ней периоды развертывания и общую продолжительность работ:

Табл. 24

Таким образом, при данной очередности освоения частных фронтов общая длительность производства работ, дает сокращение на 3 дня против исходного варианта.

Оптимизация по подматрице

Табл. 25

Таким образом, при данной очередности освоения частных фронтов общая длительность производства работ будет равна исходному варианту.

Оптимизация по подматрице

Генеральная матрица № 3 генеральной матрице № 1, следовательно, периоды развертывания у них будут одинаковы.

Табл. 26

Таким образом, при данной очередности освоения частных фронтов общая длительность производства работ будет больше исходного варианта на 4 дня.

Оптимизация по подматрице

Табл. 27

Таким образом, при данной очередности освоения частных фронтов общая длительность производства работ будет больше исходного варианта.

Таким образом оптимальным вариантом является генеральная матрица № 1, вариант очередности освоения частных фронтов. Составляем сетевой календарный график потока с непрерывным использованием ресурсов для генеральной матрицы № 1.

Рисунок 5 — Сетевой календарный график потока с непрерывным использованием ресурсов для генеральной матрицы № 1

4.5 Формирование и расчет неритмичных потоков с критическими путями

При необходимости производства работ в наиболее сжатые сроки формирование потока выполняется методами сетевого планирования.

Расчет потока в этом случае состоит из двух этапов:

1) составляется матрично-сетевая модель потока;

2) производится оптимизация потока, по параметру времени исходя из условия рациональной очередности освоения частных фронтов.

Матрица формирования потока записывается в развернутой форме (таблица 5.1), при которой каждая клетка матрицы разбивается на шесть прямоугольников, в которых указываются:

1) в левом верхнем углу — продолжительность работы ;

2) в правом верхнем углу — полный резерв времени работы ;

3) в левом среднем прямоугольнике — ранние сроки выполнения работы ;

4) в правом нижнем углу — поздние сроки выполнения работы .

Заполнение матрицы формирования потока производится в последовательности, содержащей восемь этапов.

Этап 1. В клетках матрицы выписываются продолжительности всех работ.

Этап 2. Подсчитываются ранние сроки выполнения работ первого частного потока на всех частных фронтах. В связи с отсутствием предшествующих работ комплект машин, выполняющих работы первого частного потока, закончив работу на одном фронте, может немедленно переходить на следующий.

Этап 3. Подсчитываются ранние сроки выполнения комплекса работ на первом частном фронте. Работы на первом частном фронте производятся непрерывно, после окончания работ какого-то частного потока немедленно начинают выполняться работы следующего частного потока.

Этап 4. Подсчитываются ранние сроки выполнения всех остальных работ. Ранний срок начала каждой работы определяется как максимальный из ранних сроков окончания предшествующей работы того же вида и работы предшествующего потока, выполнявшейся на том же частном фронте.

Развернутая матрица формирования потока табл. 28

Этап 5. Подсчитываются поздние сроки выполнения работ, входящих в последний частный поток и в комплекс работ на последнем частном фронте.

Так как в соответствии с правилами сетевого планирования поздний срок завершающей работы последнего частного потока на последнем частном фронте совпадает с ранним сроком ее выполнения, то комплект машин, выполняющих работы последнего частного потока, переходит непрерывно с фронта на фронт; аналогично выполняются непрерывно и разнородные работы на последнем частном фронте.

Этап 6. Подсчитываются поздние сроки выполнения всех остальных работ. Поздний срок окончания каждой работы определяется как минимальный из поздних сроков начала последующей работы того же вида и работы последующего потока, выполняемой на том же частном фронте.

Этап 7. Определяются полные резервы работ как разность между поздним и ранним началом каждой работы.

Этап 8. Выявляются критические работы как работы с нулевым резервом времени. На матрице формирования потока производится разметка критического пути.

После заполнения матрицы производится построение сетевого календарного графика поточных работ. В первую очередь на графике размечается критический путь. Все остальные работы заносятся на график по ранним, поздним или любым промежуточным сроком исходя из условия желательной непрерывности использования ресурсов. Особое внимание уделяется условию отсутствия простоев у комплекта машин, выполняющих работы ведущего частного потока.

Рисунок 6 — Сетевой календарный график потока с критическим путем

Общая длительность комплекса работ составляет на основании развёрнутой матрицы 81 расчетных дней, что дает сокращение длительности работ на 11 расчетных дня против исходного варианта.

Оптимизация потока с критическим путем по параметру времени производится за счет установления рациональной очередности освоения частных фронтов.

В исходной матрице продолжительности работ (таблица 29) подсчитывается суммарная продолжительность частных потоков и комплексов работ на частных фронтах. Частный поток, имеющий, наибольшую продолжительность, называется основным потоком. Комплекс работ на каком-либо частном фронте, обладающий наибольшей продолжительностью, называется основным комплексом. В исходной матрицы поточных работ максимальная продолжительность работ соответствует промежуточному частному потоку (поток В).

В этом случае для установления рациональной очередности освоения частных фронтов, частный фронт с минимальными предшествующими работами (фронт 6) ставим на первое место, частный фронт с минимальными последующими работами (фронт 6) ставим на последнее место. Получается последовательность освоения фронтов 1−5-3−2-4−6. Составим вновь развернутую расчетную матрицу работ (таблица 30). Общая продолжительность потока будет 81. Т.к. минимальные предшествующие работы и минимальные последующие работы приходятся на 1 частный фронт, то произведем перестановку частного фронта на последние место в развернутой матрице. В соответствии с произведенными перестановками вновь составляется развернутая матрица формирования потока, определяется общая продолжительность работ и строится заново сетевой календарный график потока. Критический путь проходит по основному частному потоку (поток В).

Развернутая матрица формирования потока. Таблица 30

Вывод: Таким образом, общая продолжительность работ не умешьщилась в сравнение с исходным вариантом. Поэтому состовлять сетевой календарный график потока с критическим путем нет смысла.

В связи с этим исходная матрица с продолжительностью работ 81 расчётных дней более оптимальная и окончательной принемаем её.

Заключение

Сделав данный курсовой проект, я оптимально выбрал различные сочетание комплектов техники, а так же рациональное распределение рабочих машин по фронтам работ. Это дает возможность повысить производительность труда, снизить себестоимость и улучшить качество строительной продукции и т. п.

Закончив курсовой проект, я приобрёл навыки:

1. решения конкретных задач по оптимальному подбору скреперов и формированию отрядов «скрепер-толкач» для работы в заданных условиях эксплуатации;

2. применения современных методов оптимизации оптимального использования дорожно-строительных машин;

3. выбора рациональных маршрутов перевозки грузов при максимальном коэффициенте использования пробега автомобилей;

4. определения качества и вида экскаваторов и самосвалов, необходимых для перевозки указанного объёма строительных материалов;

В будущем эти навыки дадут возможность повысить эффективность, точность и объективность принимаемых решений и освободит меня от рутинной, не творческой деятельности.