Управление организационно-технологической надежностью

 

Рис. 1.8

 

Будем считать, что зимний расход материала  меньше, а летом больше. Тогда  модель будет выглядеть следующим  образом. Эта модель построена в предположении, что интенсивность потока поставок постоянна, меняется только интенсивность расхода. При этом из чертежа видно, что

 

Максимальный объем склада при  этом составит:

.

 

1. 6 Использование метода дублирования для повышения надежности

 Надежность электрических схем  систем автоматического управления  определяют такими показателями  безотказности, как вероятность  безотказной работы в течение  заданного отрезка времени; средняя наработка до первого отказа.

             Элементы схем считаются невосстанавливаемыми, а сама схема – восстанавливаемой. Также полагают, интенсивность отказов постоянной. Для таких допущений вероятность безотказной работы любого элемента автоматики определяют в соответствии с показательным законом:

           Поскольку, исходя из методов построения схем, в электрических цепях элементы соединены последовательно (основное соединение), то вероятность безотказной работы любой цепи схемы можно определить по формуле:

где - вероятность безотказной работы j-го элемента электрической цепи схемы; k – общее количество элементов в цепи.

 

 

           Если в цепи предусмотрено дублирование какого-либо элемента (параллельное включение элементов, выполняющих одни и те же функции и работающих одновременно – горячий резерв), то вероятность безотказной работы такого участка цепи определится так:

где - вероятность безотказной работы l-го элемента; m – число элементов, включённых параллельно.

            В любой схеме системы автоматического управления каждая последующая цепь зависима от предыдущей. Поэтому принимают, что  цепи в электрических схемах соединены последовательно.

  Тогда вероятность безотказной  работы всей схемы системы управления определяют так:

      Объемы V_скм складов компонентных материалов (рельсов, шпал, элементов скреплений и т. д.) определяются в зависимости от потребностей и вариаций сборочного процесса:

где Р_{КМ. ПЗ} — количество компонентного материала на одно путевое звено; n_{д. пп} - число дней в периоде поставок, К_НМ – коэффициент нормировки, К_вр – коэффициент вариации,  Q_мр – интенсивность монтажа рельсошпальной решетки, звеньев/день; Q_СПЗ – интенсивность входного потока, средняя дневная выработка по сборке звеньев, звеньев/день.

     Формула выведена в предположении, что в день поставки очередной партии материалов на складе остается не менее дневной потребности. Это позволяет подготовить к выдаче прибывшую партию и через день начать ее использование. Таким образом, объем склада для каждого компонентного материала зависит от периода поставок и, если последний строго выдерживается, представляет собой постоянную величину (рис. 1,9). Нужно, однако, назначать V_скм с учетом объема партии, обусловленного способом транспортирования материалов; при подвозе по железной дороге - кратного их количеству в одном вагоне.

     Если поставки срываются, это увеличивает V_скм , что определяется по той же формуле при подстановке в нее соответствующего значения.

     Например, необходимо  определить объем склада рельсов Р50 при периодичности их поставок: на базу 10 дней с характеристиками:

Принимается Р_КМ.ПЗ = 2, Q_СПЗ - 40 звеньев/день, К_НМ =1,25, К_вр (Q_СПЗ)= 0,02. При этом объем склада рельсов

V_скм = 2·40 [(10 + 1) - 1,25·0,02

] = 873,67 = 874 шт.

При массе рельса Р50 51,51·25=1287,75 кг на платформе грузоподъемностью 64 т можно перевезти 49,5≈50 рельсов. Следовательно, для доставки партии потребуется 17,48 платформ. Увеличивая, период поставок на 1 день, получим объем склада, кратный грузонапряженности платформы. Число платформ в партии 19. Если поставки задерживаются допустим на 5 дней, то, чтобы сохранить условия бесперебойной работы склада, потребуется подготовить его на1352 шт. рельсов, что получится   при n_{д. пп}=16 дням. Фактическое число рельсов на складе будет находиться в интервале от 874 до 1352 и, кроме того, включить остаток предыдущей партии, если последующая прибудет раньше чем через 16 дней. Регулировать работу склада в таких условиях крайне трудно. Срывы плана поставок компонентных материалов должны быть изжиты.

     

      Рис. 1.9. Графики изменения текущего запаса на складе компонентного материала для сборки путевых звеньев

Длина звеновозного поезда

,

где l_лк - длина локомотива; для тепловозов ТЭ1, ТЭМ1, ТЭМ2-П; ТЭ2-24; ТЭЗ, 2ТЭ10 - 34 м; ЧМЭ2, ТГМЗА, ВМЭ1 - 13; ЧМЭЗ - 18 м; n_{пз. пф} - число звеньев на сцепке платформ; l_пф — длина платформы, обычно - 14 м.

Легко убедиться, что звеновозный  поезд имеет длину 150 - 200 м. При  необходимости ее двойное увеличение для целей резервирования вполне доступно. Очевидно, монтажная техника также должна иметь возможность увеличения выработки до двойного размера. Это непременное условие достижения расчетного ритма, характеризуемого средней дневной интенсивностью Q_мр монтажа рельсошпальной решетки.

 

ГЛАВА II. Формулировка и определение отказов

2.1 Отказ – важнейший критерий  оценки технологии строительства

Отказ представляет собой  событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта или его работоспособности. Применительно к строительному производству под объектом понимается строительный процесс, организационно-технологические решения, деятельность строительно-монтажного подразделения по возведению зданий и их комплексов, по выполнению годовой программы строительно-монтажных работ.

При анализе функционирования строительного потока можно отметить отклонения фактических параметров его работы от детерминированных, установленных в технологической карте, графике или проекте производства работ. Это отклонение представляет собой технологический отказ.

Технологический отказ - полное или частичное прекращение функционирования строительного процесса, технологической линии, вызывающее отклонение параметров потока от заданных.

В отличие от технических  систем и изделий отказ в организации строительного производства не обязательно связан с прекращением функционирования процесса.  Характерным являются сбои (частичные отказы), которые самоустраняются в процессе производства работ или ликвидируются соответствующими службами строительно-монтажной организации. Если эти отклонения существенно сказываются на результатах деятельности бригады, такой сбой также может быть признан отказом.

Отказы в строительных процессах появляются в результате возникновения многочисленных и разнообразных организационно-технологических факторов, дестабилизирующих производство работ, а также взаимодействия их между собой. Исследование таких воздействий связано с изучением влияния каждого фактора на функционирование строительного процесса в области организации строительства, изготовления конструкций, их транспортировки, возведения сооружений и требует системного рассмотрения на всех этапах деятельности строительной системы.

Сложность такого исследования заставляет рассматривать отказы как изменение некоторого выходного параметра на большую или меньшую величину, определяющую его функциональные свойства и нарушающую работоспособность строительного процесса.

Организационный отказ - событие, в результате которого нарушаются установленные сроки выполнения запланированных объёмов строительно-монтажных работ или ввода объекта в эксплуатацию.

Для каждого конкретного  строительства выбирают вариант технологии и организации производства работ, учитывающий реальные средства механизации, численный и квалификационный состав исполнителей, условия поставки изделий и материалов, интенсивность процессов, которые определяют оптимальную для данных условий технологически целесообразную продолжительность возведения объекта Т_опт. Разница между оптимальной и минимальной продолжительностями строительства составит организационно-технологический резерв времени r = Т_оггт – Т_min.

Многообразие причин отказов, случайных производственных факторов определяют разнообразный характер отказов в строительном производстве, которые можно классифицировать по ряду признаков.

По области проявления отказа их можно разделить на технологические, организационные и управленческие. Кроме того, можно выделить проектные (или конструктивные) отказы.

По степени устойчивости неработоспособности отказы можно разделить на устойчивые, сбои и перемежающиеся.

Устойчивый  отказ - стабильно возникающий длительный отказ строительного потока или системы управления строительством по одной и той же причине или на одном и том же процессе (потоке).

Сбой - самоустраняющийся отказ, приводящий к кратковременной утрате строительным потоком или строительным подразделением работоспособности, кратковременному отклонению параметров поточного строительства.

Перемежающийся  отказ - многократно возникающий сбой одного и того же характера, кратковременный часто повторяющийся отказ.

По наличию внешних проявлений различают очевидный (явный) и скрытый (неявный) отказ. Очевидный отказ вызывает полную остановку   строительного   процесса  (потока). Скрытый отказ происходит в результате снижения интенсивности потока, выхода его параметров за допустимые пределы под влиянием невидимых потерь рабочего времени.

2.2 Закономерности распределения вероятностей  отказов

Отказы в строительном производстве представляют собой случайные величины, которые могут быть дискретными и непрерывными в зависимости от физического смысла исследуемого явления, и характеризуются функциями распределения вероятностей.

Если  - случайная величина, то вероятность того, что она примет значение, меньшее некоторого числа х

,

называется интегральной функцией распределения вероятностей или законом распределения вероятностей случайной величины отказов.

Для случайных дискретных величин F(x) есть неубывающая ступенчатая функция; для непрерывных случайных величин F(x) непрерывная функция для всех значений х.

Производная от f(x)=F(x) , если она существует, называется плотностью (или функцией) распределения вероятностей отказов.

Изучение теоретических  законов распределения случайных величин и сфер их пригодности для различных строительных процессов и методов организации строительного производства весьма важно, так как позволяет резко сократить объем статистического материала и продолжительность наблюдений для описания поведения числа и величины отказов.

Равномерное распределение справедливо для тех случаев, когда случайное событие лежит в определенном временном интервале, причем появление его в любой момент времени равновероятно.

Пусть благоприятное событие  распределено равномерно на временном  интервале Т и плотность распределения  постоянна f(x)=const на всем участке действия закона от до . Вероятность события равна 1. Отсюда плотность распределения:

 

Интегральная функция  распределения:

Математическое ожидание случайной величины, имеющее равномерное  распределение:

Дисперсия распределения:

, т.е. дисперсия равномерного  распределения растет пропорционально  квадрату интервала, на котором возможно появление отказов процесса.

Показательное распределение  является одним из наиболее распространенных в строительном производстве благодаря своей простоте и приблизительному соответствию распределению отказов сложных многоэлементных систем. Накопление сведений о проведении разнообразных взаимосвязанных строительных процессов деятельности строительно-производственных подразделений приводит к другим законам, более точно отражающим реальное распределение, но одновременно во много раз усложняющим вычисления.

Функция распределения показательного закона записывается следующим образом: 

F(x) =  

Закон справедлив для Х > 0 и зависит только от одном  параметра , характеризующего интенсивность (опасность) отказов. 

Плотность распределения  при показательном распределении:

f(x) = dF(x)/d(x} = , 

т. е. представляет собой монотонно убывающую функцию.

Математическое ожидание:

Дисперсия показательного распределения:

Т.е. - это свойство показательного распределения можно использовать при оценке возможности его применения для описания экспериментальных данных.

 

Распределением  Вейбулла нередко пользуются при определении надежности ряда процессов. Функция записывается в следующем виде:

Это равенство справедливо для  х>0, но зависит от двух параметров и . При распределение Вейбулла переходит в показательное.

 

Нормальное  распределение широко применяют в теории надежности для описания событий, зависящих от многих факторов, каждый из которых слабо влияет на распределение случайного события. По нормальному закону распределяются параметры выработки исполнителей и бригад на строительных процессах, продолжительности технологических стадий и строительства типовых объектов и др.