Планирование механизации транспортного строительства. Учебное пособие

прогноза (экстраполяция, экспертные оценки, многофакторный анализ) и его результаты используют для построения моделей и расчёта нормативов потребностей в машинах и оборудовании по ряду отраслей промышленности. Математические модели применяют для решения задач перспективного планирования. Например,

методами линейного программирования можно определить оптимальный параметрический ряд стреловых кранов для строительства моста. Для этого же можно применить схемы динамического программирования. Имеются математические модели выбора оптимального состава парка многих видов машин.

Предлагается использовать графики областей фактической рентабельности применения машин для оценки эффективности включения какого-либо типа машин в перспективный состав парка. Эти графики позволят получить варианты составов парка, близкие к оптимальному, и выбрать вариант в зависимости от изменения программы работ, обеспечивая гибкость состава парка машин. Анализируя вышеизложенное, можно установить общие положения [1]:

а) формирование экономически целесообразного состава парка машин должно базироваться на данных прогноза развития механизации и программы работ в отрасли; план формирования машинного парка необходимо разрабатывать на стадии среднесрочного планирования и уточняться в текущих планах;

б) для определения оптимального состава парка машин по типам целесообразно структуру программы работ; чтобы не рассматривать всю номенклатуру производственной программы, необходимо составлять классификацию объектов-представителей;

в) нормативные методы определения потребности в машинах позволяют определить допустимый состав парка; для оптимизации этого состава необходимо составить задачу, решение которой возможно с применением математических методов;

г) условия эксплуатации машин в транспортном строительстве имеют специфику, не позволяющую применять близкие по темам расчётные методики для выбора оптимального состава машинных парков строительных организаций.

Решение задачи оптимизации составов машинных парков включает этапы:

71

–анализ результатов прогнозирования развития механизации;

–подготовку исходных данных для среднесрочного планирования;

–расчёты планов поставок новых машин и формирования оптимальных составов парков строительных организаций с применением методов математического моделирования.

5.2 Анализ результатов прогнозирования развития механизации

Для дальнейшего качественного развития дорожной и строительной отраслей необходимо иметь представление о тенденциях эффективного развития комплексной механизации. Прогнозирование эффективности средств механизации должно включать в себя всесторонний ретроспективный анализ (анализ ранее разработанных машин) и изучение тенденций развития технических средств.

Цель прогноза – оценивая возможные варианты, определить наиболее эффективные направления развития и оценить возможные последствия.

Прогноз – это вероятностное суждение о состоянии средств механизации,

механизированного процесса, комплекта или комплекса машин к определенному моменту времени.

Выделяют поисковое (исследовательское) и нормативное прогнозирование.

Поисковое прогнозирование заключается в анализе объективных тенденций развития средств механизации. Оно использовано на основе принципа инерционности параметров средств механизации – механизированных процессов.

Нормативное прогнозирование идёт от желаемого будущего к настоящему и исследует те средства механизации, механизированные процессы, которые должны быть приняты во внимание, чтобы достичь желаемой цели.

Задача нормативного прогнозирования – это представить модель достижения целей на основе построений иерархической структуры, называемой графом, или деревом целей, и выбрать оптимальную стратегию действий для достижения будущей цели.

72

Иерархия – это расположение частей или элементов целого в порядке от высшего к низшему.

Характер прогнозирования развития средств механизации строительства обычно исследовательский (поисковый).

В настоящее время разработаны различные методы прогнозирования. В

зависимости от характера источника информации все методы прогнозирования делят на два класса:

–эвристический;

–фактографический.

Эвристические методы прогнозирования основаны на логических и методических правилах исследования.

Фактографические методы опираются на фактический материал, на конкретные данные, характеризующие изменение во времени признаков объекта прогнозирования.

Эвристические методы подразделяют на:

–интуитивные;

–аналитические.

Фактографические методы подразделяют на:

–статистические;

–опережающие.

В настоящее время в практике прогнозирования получают распространение интуитивные методы, т. к. сбор и обобщение мнений экспертов, обладающих необходимыми знаниями о средствах механизации, позволяют получить достаточно надёжную информацию, а иногда и единственно возможную.

Зарекомендовали себя и коллективные методы экспертных оценок. Однако информация, получаемая от специалистов, которые занимаются данной проблемой,

выражает субъективное мнение. Эксперты могут давать как верную, так и ошибочную информацию, поэтому требования к экспертам должны быть высокими.

В последнее время находит применение метод мозговой атаки, который позволяет сгенерировать до 10 раз больше идей для решения той или иной

73

проблемы. Суть метода: формируется группа лиц для решения конкретной проблемы. Вводится правило, запрещающее критиковать любую идею. Ставится задача высказать максимальное число идей, при этом приветствуется комбинирование ранее высказанных идей и их усовершенствование. Все высказанные идеи фиксируют, и в конце им дают оценку.

Аналитические методы прогнозирования базируются в основном на математическом моделировании и чаще всего применяются для нормативного прогнозирования. Они позволяют установить количественные связи между отдельными параметрами объекта прогнозирования. Этот метод позволяет прогнозировать будущее состояние средств механизации при изменении принципов работы, условий использования и других изменений соотношений между отдельными машинами комплекта, комплекса.

Статистические методы прогнозирования основываются на построении и анализе эмпирических временных рядов характеристик средств механизации,

например на прогнозировании эксплуатационных затрат на эксплуатацию парка машин, комплекса машин с увеличением их возрастного состава [1].

Опережающие методы основаны на анализе патентной информации, научных разработок и пр.

На практике редко применяют какой-либо один метод прогнозирования,

обычно используют совокупность методов в различных сочетаниях, т. к. у каждого метода имеются свои недостатки и преимущества, свои области эффективного применения.

Факторы, от которых зависит выбор метода прогнозирования:

–цель прогноза;

–время упреждения прогноза;

–специфика прогнозируемого объекта, системы, процесса;

–полнота и достоверность исходной информации;

–ограничения по времени, сложности, ресурсам.

74

В последнее время с усложнением систем большее распространение находят эвристические методы и, в частности, интуитивные, особенно на ранних этапах проектирования, формирования сложных процессов, систем.

Оценки на основе интуиции называют экспертными, а лиц, которые выполнили эту работу – экспертами.

Цели экспертных оценок в ходе комплексной механизации:

1)выявление и оценка насущных проблем и альтернативных вариантов их решения;

2)выявление и оценка последствий от принятых решений;

3)выбор окончательных решений при наличии нескольких компромиссных ситуаций, многокритериальности решаемых задач с учётом неформализуемых или неформализованных факторов.

Требования к эксперту: Не каждый специалист может быть экспертом. Он

должен обладать следующими способностями:

–формировать или видеть насущные проблемы и альтернативные пути их решения;

–решать проблемы, метод решения которых частично или полностью неизвестен;

–предчувствовать или предсказывать будущее состояние создаваемого механизированного процесса, системы;

–противопоставлять массовым мнениям и предубеждениям, имеющим определенную инерцию, независимое собственное мнение;

–видеть проблему с различных точек зрения, предвидеть последствия.

Кроме этого специалист должен обладать глубокими знаниями в исследуемой области и широкой эрудицией в смежных областях.

Найти такого эксперта – это задача практически безнадёжная, поэтому в реальной жизни подбирают специалистов, известных своими разработками,

научными трудами, решением аналогичных проблем.

Составление прогнозов развития транспортного строительства и его механизации, разработка обоснованных методов прогнозирования являются

75

самостоятельными проблемами. Рассмотрим отдельные результаты прогноза,

которые принимают в качестве исходной информации. Это – изменение территориального размещения объектов и структуры производственной программы в денежном выражении, относительных показателях и физических измерителях;

изменение проектных и конструктивных данных объектов и внедрение новых строительных материалов; научная организация и новые технологии механизированного производства; возможность модернизации, проектирования и освоения новых типов машин.

Данные прогноза территориального размещения транспортных строек применяют для определения типов машин, область применения которых является перспективной, а также проектирования новых типов машин.

Одно из важных условий для выполнения возросших объёмов строительства за счёт роста производительности труда – это увеличение единичной мощности средств механизации. Расчёты экономической эффективности использования машин указывают на необходимость широкого применения экскаваторов с ковшами ёмкостью не менее 1,3 м3, скреперов с ковшами ёмкостью не менее 30 м3,

землеройных машин непрерывного действия, бульдозеров мощностью не менее 300

л. с., доведения грузоподъёмности среднесписочного автомобильного крана минимум до 9 т, пневмоколёсного крана – минимум до 22 т.

Условия механизированных работ в горно-таёжных рельефах, болотах, мари

(болотистые пространства), вечномёрзлых грунтах, сейсмичности требуют увеличения мощности машин и применения специально приспособленной и надёжной техники. Машинные парки должны включать экскаваторы на удлинённом и уширенном гусеничном ходу, оборудованные ковшами активного действия,

эффективные средства для разработки мёрзлых грунтов, мощные буровые машины

[1]. Поэтому прогнозирование структуры производственной программы позволяет определить наиболее эффективные типы машин, подготовить исходные данные для расчёта потребности в них на стадии среднесрочного планирования и ориентировать производство на выпуск нового оборудования, планировать импорт.

76

Прогноз внедрения новых строительных материалов, изменения объёмно-

планировочных и конструктивных решений позволяет сформулировать требования к параметрам машин, определяет моральное старение отдельных типов применяемых машин и рост потребности в новых машинах. При установлении потребности в новых машинах необходимо учитывать результаты прогнозов развития смежных видов строительства. Иногда обнаруживается возможность перераспределения машин между строительными организациями, которая позволяет частично удовлетворить возрастающую потребность в машинах (сбалансирование потребности), более полно использовать наличный парк машин, непригодных для производства одного вида работ и дефицитных в другом виде [1]. Например,

планируется увеличить объём строительства мостов и эстакад. Это приведёт к снижению потребности в кранах малой грузоподъёмности и росту заявок на краны с большим грузовым моментом. В то же время имеется тенденция к снижению веса конструкций искусственных сооружений, применению металлических гофрированных труб. Новые конструктивные решения приведут к снижению величины требуемого грузового момента и увеличению области применения мобильных кранов. Очевидна необходимость проведения совместных расчётов по оптимизации составов парков монтажных кранов для строительства мостов и постройки малых искусственных сооружений. Поэтому анализ тенденций изменения конструктивных и объёмно-планировочных решений позволяет определить новые требования к параметрам строительных машин, влияет на методику подготовки исходных данных для оптимизации составов машинных парков.

Можно заметить, что прогнозирование внедрения прогрессивной технологии и научной организации производства также оказывает влияние на состав парков и построение методики расчётов по его оптимизации.

Прогнозы развития парков ведущих и комплектующих машин должны быть взаимосвязаны [1]. Например, увеличение мощности землеройной техники приведёт к увеличению потребности в транспортных средствах и изменению их параметров.

Грузоподъёмность среднесписочного автомобиля-самосвала целесообразно довести

77

минимум до 8 т. Учитывая повышение удельного веса и роли парка автотранспорта,

состав которого ограничивает применение экскаваторов, а также сверхнормативный срок службы машин автопарка, потребуется увеличение основных фондов автотранспортных хозяйств [1]. При повышении мощности машин в условиях рассредоточенного строительства возрастает потребность в трайлерах грузоподъёмность минимум 80 т. Довольно широкое применение самоходных скреперов связано с необходимостью увеличения выпуска тракторов-толкачей мощностью минимум 110 л. с. предприятиями сельскохозяйственного и тракторного машиностроения. Необходимо учитывать прогнозируемые сведения о новых средствах и способах механизации.

Исходными материалами являются и прогнозы развития машиностроительных отраслей. Например, производство экскаваторов с ковшами ёмкостью не менее 1,3

м3, 45 % экскаваторов будут выпускать с гидравлическим приводом, количество пневмоколёсных кранов грузоподъёмностью 30 т и выше увеличится в 2,5 раза.

Средняя грузоподъёмность автомобильных кранов возрастёт до 9 т.

5.3 Подготовка исходных данных

Исходные данные для выполнения расчётов по оптимизации составов машинных парков: объёмы механизированных работ по видам, наличие машин в парке на начало каждого года планируемого периода, технико-экономические показатели использования имеющихся и новых машин (годовая эксплуатационная производительность, приведённые затраты по каждому способу механизации), а

также статистические материалы о структуре и уровнях механизации строительно-

монтажных работ, изменении состава парка машин, режимов их использования и себестоимости механизированных работ [1].

Объёмы механизированных работ в физических измерителях количественно определяют структуру строительно-монтажных работ [2]. В отличие от промышленности, где принятые технологии производства обусловливает определённое соотношение между видами применяемого оборудования, что

78

позволяет, определив потребность в одном виде оборудования, пропорционально развивать парки оборудования других видов, в транспортном строительстве структура работ изменяется в большей степени, оказывая влияние на эффективность состава машинного парка по типам ведущих и комплектующих машин [1].

На текущий год организации определяют физические объёмы каждого вида работ по проектам производства работ, а на следующий год – по проектам организации строительства методом прямого счёта дифференцированно по таким участкам работ и объектам, которые входят в области применения различных ведущих машин [2]. Годовой перечень этих участков работ и объектов содержит большое количество наименований. Для того, чтобы упорядочить информацию,

целесообразно разрабатывать по каждому виду работ классификацию объектов-

представителей группы участков работ и объектов с одинаковыми или близкими в заданном диапазоне характеристиками: объёмно-планировочными и конструктивными решениями, условиями строительства, объёмами работ и возможными способами их механизации. Например, характеристиками объектов-

представителей по земляным работам являются: вид автодорожного или железнодорожного строительства (новые автодороги, новые линии, добавление полос движения, вторые пути, реконструкция, электрификация); пересечённость местности (горная, среднехолмистая, равнинная); способы разработки грунта и дальность его транспортирования.

При определении объектов-представителей в программе строительно-

монтажных работ целесообразно применять типовые схемы, которые разработаны для основных объектов автодорожного, железнодорожного транспорта, детализируя их при необходимости выделения разных способов механизации. По таким схемам объектом является земляное полотно на отдельных перегонах, отдельных парках путей станций, земляные сооружения при строительстве мостов и т. д. [1]. Это разделение позволяет увязать планирование механизации с определением этапов строительно-монтажных работ в проектно-сметной документации строительных организаций, которые перешли на новую систему планирования и экономического стимулирования.

79

Если характеристики каких-либо объектов не были установлены (например,

новые объекты, которые не имеют аналогов), то их объединяют в новый класс объектов-представителей. Создание нормативной базы характеристик объектов-

представителей, совокупность которых достаточно полно представляет структуру строительно-монтажных работ, и технико-экономических показателей применения машин на таких объектах позволяет упорядочить расчёты по механизации строительства [4]. Подготовка таких данных – это достаточно трудоёмкая задача.

Если невозможно достоверно определить физические объёмы какого-либо вида работ, например, в последние годы планового периода, то в качестве исходных данных для расчётов принимают объём строительно-монтажных работ в финансовом выражении и удельный вес данного вида механизированных работ в общем объёме или индексы изменения таких параметров в планируемом периоде по сравнению с базовым.

Расчёты фондов машиноресурсов целесообразно проводить по определённой номенклатуре типоразмерных групп машин, составленных так, чтобы в каждой группе были взаимозаменяемые машины одного типа, имеющие область эффективного применения, отличную от области применения машин другой группы.

Так, например, парк одноковшовых экскаваторов можно разделить на типоразмерные группы экскаваторов с ковшами ёмкостью: от 0,15 до 0,25 м3; от 0,3

до 0,4 м3; от 0,5 до 0,65 м3 и т. д., парк монтажных стреловых кранов – на типоразмерные группы кранов с максимальной грузоподъёмностью до 4 т, до 10 т и т. д. [1].

Наличие машин в строительной организации из-за списания морально и физически-изношенной техники, передачи машин другим организациям,

разрешённой консервации и поступления новых машин в течение года изменяется.

Размер списания машин и потребность отрасли в новых машинах на замену изношенных определяют на основе сопоставления их фактического возраста с нормативным амортизационным периодом. Вместе с тем в парках, которые содержат большое количество машин со сверхнормативным сроком службы,

единовременное списание всей устаревшей техники неосуществимо, поэтому

80