Организация строительства поточным методом. Учебное пособие
Для ритмичного потока характерно соотношение t ш = t p , т.е. шаг потока равен ритму работы бригад (звеньев), на основе чего по приведенной формуле определяют общее время выполнения работ на объекте.
Т о = t ш *(n б p - N захв -1), (2)
где: Т о - общее время выполнения потока, дн.;
n бр - количество бригад, обусловленное заданным количеством специализированных работ на объекте и числом установленных монтажных кранов.
Количество звеньев на объекте в одну смену определяется по фронту работ:
N зв см =F об / f зв *К тб, (3)
Где:F об - фронт работ на объекте (на этаж или одной отметке), м 3 , м 2 , м, пролет;
f зв - фронт работ по расчету для работы звена, м 3 , м 2 , м, пролет;
К тб - коэффициент запаса по условиям безопасного ведения работ (К тб = 1,3-1,5).
Численность рабочих на объекте в одну смену определяется умножением количества звеньев на число рабочих в звене
n раб =n зв см * n раб зв (4)
При расчете принимается, что на один монтажный (башенный) кран в смену следует планировать одно звено монтажников, численностью 4-6 человек, а звено каменщиков принимается в зависимости от толщины стены и сложности кладки, численностью 2-3 человека. В бригаду каменщиков включается 6-8 звеньев, а в бригаду монтажников - 2-3 звена.
Примеры построения циклограмм ритмичных потоков приведены на рис. 2.3.
Расчет параметров и построение циклограммы
Неритмичного потока
Расчет параметров неритмичных потоков и увязка их между собой может осуществляться графическим, аналитическим или матричным методом.
Наиболее алгоритмизированным является матричный метод, позволяющий в конкретной форме получить все необходимые данные для построения циклограмм.
Обычно в результате расчета определяются:
Сроки начала (t jj н) и окончания (t jj о) работ каждой бригады (звена) на захватках (I - номер захватки; j - номер процесса);
Общая продолжительность поточного выполнения всех работ (Т о);
Величины простоев фронта работ на каждой захватке.
Наиболее детальный метод предусматривает расчленение всего процесса расчета на три этапа.
На первом этапе вычерчивается исходная матрица с условным началом всех процессов на 1-й захватке с нулевой точки, т.е. t jj н =0. Это необходимо для определения величины смещения начала последующих работ при условии непрерывности работы бригад.
В верхней левой части каждой клетки матрицы указывается начало процесса на захватке (t jj о)в середине - продолжительность процесса (t jj), а в нижней правой части - окончание процесса на захватке
(t jj о = t jj н + t jj) (5)
Заполнение первичной матрицы выполняем по столбцам (процессам) сверху вниз (см. табл.1).
Таблица 1 - Пример расчета неритмичного потока (первый этап)
На втором этапе о пределяется для каждой захватки возможность начала на ней последующего процесса с учетом окончания предыдущего. Расчет ведем построчно (I, II и т.д. захватки), а результат записываем в кружок на стыке двух процессов. Например, на I захватке фундаменты можно начать только после окончания земляных работ, т.е. на I - и день, а не 0 - и, монтаж каркаса - на 10 - й день, устройство кровли на 12-й день, монтаж оборудования на 5-й и отделочные работы - на 10-й день. Аналогичные расчеты производим по остальным захваткам, исходя из условия t i (j +1) н = t ij о.
Затем по каждому столбцу (процессу) внизу выписываем максимальную величину сдвига работ данной захватки, исходя из условия непрерывности работы бригад (см. табл.1).
На третьем этапе заполняется окончательная матрица (табл.2) в которой начало каждого технологического процесса сдвигается на величину, равную сумме предшествующих ему сдвигов (например, отделочные работы надо начинать через 1-10+38+5 = 90 дней), а также определяются полные характеристики потока:
Величина общего сдвига начала потока t ij сдв =∑t i (j -1) сдв
Начало процессов t ij н = t ij пр + t ij сдв
Окончание процессов t Nj о = t Nj н + t Nj
Суммарная продолжительность процессов ∑t ij = t Nj o - t ij н
Общая продолжительность поточного выполнения работ Т о =∑ t ij +∑ t ij сдв
Простои подготовленного фронта работ по захваткам t i пр =∑ n i =1 (t (j -1) н - t ij o)
Суммарная величина простоя фронта работ ∑ i =1 N t пр
Коэффициент плотности графика выполнения работ К пл =∑t ij /∑t ij +∑t ij пр
Таблица 2 – Пример расчета неритмичного потока (второй этап)
По полученным расчетным параметрам строится циклограмма неритмичного потока (см. рис. 4).
Страница
18
Расчет продолжительности и всех других параметров потока с использованием матриц рекомендуется выполнять в следующем порядке. В середину клеток матрицы, приведенной на рис. 5.9, записывают продолжительности работ бригад на захватках.
Расчет осуществляют в такой последовательности. Сначала в конце каждой графы проставляют продолжительность работы бригад Σt i(, для чего суммируют продолжительности их работ на всех захватках. Так, для 1-й бригады эта продолжительность равна 8 ед. времени, для 2-й – 12 ед. и т. д.
Далее, в верхний левый угол первой клетки заносят время начала работы 1-й бригады на 1 захватке (обычно нуль), а в нижний правый угол-окончание работы бригады, которое равно времени начала работы плюс ее продолжительность.
Так как время окончания работы на I захватке считается началом работы этой бригады на II, то это время без изменений переносится в левый верхний угол второй клетки этой же графы (см. рис. 5.9). Суммируя это время с продолжительностью работы на II захватке, определяют время окончания работы. Это время записывают в нижний правый угол второй клетки. Таким образом рассчитывают начала и окончания работ на всех захватках 1-й бригады. Дальнейший расчет по графам ведут в зависимости от продолжительности работы бригад. Если продолжительность работы последующей бригады больше продолжительности работы предыдущей, то расчет ведут сверху вниз, а если меньше, то снизу вверх.
Рис. 5.9. Матрица с результатами расчета разноритмичного потока
Так как общая продолжительность работ 2-й бригады в рассматриваемом примере больше продолжительности работ 1-й бригады (12>8), то расчет начал и окончаний работ 2-й бригады на захватках начинают сверху, т. е. с момента, когда освободится I захватка. Для этого из нижнего угла первой клетки первой графы время, характеризующее окончания работ на I захватке, переносят в левый верхний угол первой клетки второй графы. Далее расчет аналогичен предыдущему.
Так как продолжительность работы 3-й бригады меньше продолжительности работы 2-й бригады (4<12), то расчет начал и окончаний работ 3-й бригады следует вести снизу вверх. Для этого вначале в левый угол последней клетки третьей графы переносят время окончания работ 2-й бригады на последней захватке. Одновременно это время переносят в правый нижний угол вышележащей клетки, где это время соответствует окончанию работы 3-й бригады на предыдущей захватке. Начало работы бригады на этой захватке определяют как разность между этим временем и продолжительностью работы бригады на захватке. Аналогичным образом заполняют все клетки матрицы. Цифра в нижнем углу последней клетки матрицы показывает общую продолжительность выполнения работ. В нашем примере она равна 20 ед. времени.
После расчетов параметров потока с использованием матрицы целесообразно для наглядности построить циклограмму потока (рис. 5.10).
Расчет параметров неритмичных потоков с использованием матриц аналогичен расчету разноритмичных, за исключением того, что в процессе расчетов необходимо определять для каждой пары
Рис. 5.10. Циклограмма разноритмичного потока, рассчитанного
с использованием матрицы
смежных бригад место их критического сближения, которое в отличие от разноритмичных потоков может находиться на любой захватке.
В качестве примера рассчитаем параметры неритмичного потока, информация
о котором представлена в матрице (рис. 5.11). На первом этапе расчета определяют места критических сближений каждой пары смежных бригад (частных потоков). Для этого находят наибольшую продолжительность выполнения работ на захватках этими двумя бригадами путем суммирования продолжительностей их работ на захватках при условии, что критическое сближение находится вначале на I, далее на II и т. д. захватке. Результаты суммирования записывают в последнюю строку матрицы в виде столбца. Например, для 1-й и 2-й бригад эти продолжительности равны следующим значениям: при условии, что критическое сближение находится на I захватке-3+1+2+2+2=10;
на II--3+1+2+2+2=10; на 111-3+1+1+2+2=9 и, наконец, на IV --3+1+1+1+2=8. Наибольшее значение из полученных сумм равно 10. Это значит, что критическое сближение двух рассматриваемых бригад находится на I и II захватках. Аналогично находят места критических сближений всех других бригад (частных потоков).
После определения мест критических сближений расчет начинают с тех клеток матрицы, на которых установлено критическое сближение. Сам расчет не отличается от рассмотренного выше для разноритмичного потока.
Циклограмма неритмичного потока, рассчитанного на матрице (рис. 5.11), приведена на рис. 5.12.
Оценку качества запроектированных потоков производят с использованием различных критериев, к которым относятся: продол- жительность потока; степень совмещения работ; уровень ритмичности потребления ресурсов; уровень равномерности строительного
Критерий продолжительности потока является важнейшим, так как продолжительность оказывает влияние на эффективность строительства.
Рис. 5.11. Матрица с результатами расчета неритмичного потока
Оптимизация неритмичных потоков по времени
Продолжительность потока зависит от общей трудоемкости работ, численного состава бригад, а для неритмичного потока также от очередности включения в работу захваток (участков), на которых функционирует поток. Расчеты показывают, что разница между продолжительностями выполнения работ в неритмичных потоках при наименее и наиболее рациональных очередностях включения в работу захваток (участков) достигает 15-20%.
Полный перебор всех возможных вариантов включения в работу захваток (участков), при котором продолжительность потока минимальна, практически нереальная задача, так как число вариантов достигает огромных величин- факториал от числа захваток (участков). Так, например, только при 12 захватках, на которых
работают бригады, число вариантов достигает 479001600. Поэтому при организации неритмичных потоков возникла задача в раз-"ютке алгоритма направленного перебора очередностей включения в работу захваток (участков).
Первый обоснованныйалгоритм направленного перебора предложен в 1954 г. Сущность его заключается в минимизации периода развертывания потока, состоящего из двух частных за счет перехода от случайной очередности освоения фронтов работ к упорядоченной. Упорядоченная очередность достигается тем, что фронты работ для 1-го частного потока располагают в матрице по возрастанию продолжительности работ, а для 2-го - по убыванию. Для этого рассматривают все строки матрицы, состоящей из двух столбцов (частных потоков), и выявляют работу с меньшей продолжительностью (если их несколько, то дальнейшие действия начинают с любой из них). Если эта работа расположена в первом (левом) столбце матрицы, т. е. принадлежит 1-му частному потоку, то вся строка с данным и соседним правым элементом переносится на первое место формируемой матрицы. Если же работа с минимальной продолжительностью расположена во втором (правом) столбце, т. е. принадлежит 2-му частному потоку, что вся строка с данным и соседним левым элементом переносится на последнее место формируемой матрицы. Операция повторяется с оставшимися строками исходной матрицы до полного ее перестроения.
Для построения циклограммы потока необходимо решить следующие основные вопросы:
16. Построение графической части циклограммы
Графический метод - данный метод заключается в построении циклограммы путем последовательной увязки каждого последующего частного с каждым предыдущим. Раcсмотрим этот метод на примере.
Фронт работ разделён на 4 захватки (I,
II, III и IV). На них последовательно выполняют
работы три бригады, ритмы которых (t1бр,
t2бр, t3бр) на каждой захватке заданы в
табл.1. Работы выполняются в
последовательности, соответствующей
увеличению кода захватки. На захватке
в любой момент времени может выполняется
только одна работа. Циклограмма должна
быть построена из условия минимальной
продолжительности потока.
Построение циклограмм с использованием
графического метода увязки потоков
производится в такой последовательности:
в левой части циклограммы по вертикали
последовательно показывают объекты,
разделенные на участки, входящие в
комплексный поток, и параметры
(конфигурация здания, шифр объекта и т.
д.); в правой части наносят график
выполнения ведущего специализированного
потока (монтаж надземной части зданий)
в соответствии с его расчетными
параметрами - трудоемкостью,
продолжительностью, количеством рабочих.
С максимальным приближением наносят
график второго специализированного
потока- устройство кровли. В такой
последовательности наносят все основные
специализированные потоки (устройство
подземной части, отделочные работы и
др.). При этом соблюдается условие, чтобы
на одном и том же участке не могли
функционировать одновременно два и
более специализированных потока.
Фрагмент циклограммы комплексного потока застройки жилых домов микрорайона градостроительными комплексами:
1, 2, 3 - деление здания на участки; линии: штриховая - устройство фундаментов; штрихпунктирная - монтаж конструкция цокольной части: жирная с точками - монтаж конструкций надземной части; двойная - устройство кровли; волнистая - отделочные работы: № 1, № 2, № 3, № 4 номера потоков (бригад)
УДК 621.01
О.В. Максимчук ОПТИМИЗАЦИЯ ЦИКЛОГРАММ МАШИН В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ ИНЖЕНЕРОВ-МЕХАНИКОВ
Совершенствование существующего и создание нового высокопроизводительного оборудования является основной тенденцией развития современного машиностроения.
Одним из путей повышения производительности и надежности технологических машин-автоматов с распределительными валами является уплотнение цикла работы, оптимизация параметров исполнительных механизмов, оптимальное распределение между ними времени кинематического цикла.
В системах управления с распределительными валами (централизованных системах) программоносителями являются сами исполнительные механизмы. В связи с этим проектирование таких систем управления и синтез исполнительных механизмов должны осуществляться взаимосвязано.
В современной технической литературе встречается представление циклограмм сложных технологических машин в виде математических моделей взаимодействия механизмов с использованием связных ориентированных графов , сетевых графиков , векторных многоугольников , которые позволяют отразить все взаимосвязи между движениями исполнительных органов машины, использовать оптимизационные методы теории графов при синтезе циклограммы, сократить сроки проектирования технологических машин.
В Новосибирском технологическом институте Московского государственного университета дизайна и технологии (филиале) в курсе «Математическое моделирование механизмов и машин», предназначенном для студентов, обучающихся по специальности «Машины и аппараты текстильной и легкой промышленности», применяются модели циклограмм технологических машин с централизованной системой управления в виде ориентиро-
ванных графов .
Модель циклограммы машины-автомата представляют в виде ориентированного графа, в котором выделены N функциональных групп механизмов, связанных выполнением отдельных технологических операций (рис.1). Выделяют лимитирующую операцию (на рис.1 операция 19.119.2), от продолжительности которой главным образом зависит производительность машины. Намечают также взаимосвязи между группами механизмов (на рис.1 показаны штриховыми линиями).
Циклограммы для функциональных групп механизмов составляют в виде сетевых графиков (рис.2).
Номер каждой вершины состоит из двух цифр. Первая цифра в номере вершины - номер механизма, вторая - номер характерного положения механизма по циклограмме, которым может быть положение ведомого звена в начале и конце рабочего и холостого ходов, а также зависимое положение.
Метка у каждой вершины соответствует углу поворота главного вала станка в градусах.
Вершины сетевой циклограммы соответствуют событиям в циклограмме, то есть началу, концу рабочего хода или выстоя и характерным точкам по циклограмме.
В виде дуг представлены операции цикловых механизмов (рабочий, холостой ход, выстой) или взаимосвязи между характерными точками на циклограмме, которые могут быть технологическими или кинематическими. Каждая дуга имеет две весовые характеристики - продолжительность и стоимость.
Продолжительность операции определяется величиной соответствующего фазового угла цикловой диаграммы.
Рис. 1. Модель циклограммы станка ткацкого СТБ в виде ориентированного графа
Рис.2. Модель циклограммы функциональной группы станка ткацкого СТБ
О.В. Максимчук
В качестве стоимости операции принята величина максимальных контактных напряжений в высшей паре на соответствующем участке циклограммы.
В целях повышения производительности машины необходимо максимально расширить фазовый угол лимитирующей операции, что можно получить путем уплотнения циклограмм отдельных групп механизмов.
Задача оптимизации сетевой циклограммы (сетевого графика) формулируется в следующем виде :
целевая функция [р - P1 ] ^ min (1) при ограничениях
Рх < Ру - Тх,у для всех (х,у) (2)
Тх,у ^ Кх,у ] для всех (х,У) (3)
где (х,у) - операция, х, у - начало и конец операции соответственно, Рх, Ру - время наступления события х или у, Тху - продолжительность операции, [кх,у] - минимальный допускаемый фазовый угол для операции (х,у), N - номер последнего события сетевой циклограммы, Р(1,х) - суммарная продолжительность операций от 1 до х,
Рх = тах{Р(1, х)}, А - множество путей от
вершины 1 к вершине х, УО - множество вершин графа О.
Таблица 1. Пример оформления задачи оптимизации циклограммы в MS Excel
Обозначение операции Продолжительность операции, град. Обозначение события Время события, град. Обозначение стоимости операции Стоимость операции, МПа
Tl.2 42 P1 0 Kl,2 490
T2,3 0 P2 T1,2 K2,3 490
Tl,4 72 P3 T1,2+T2,3 Kl,4 -3.l-Tl,4+ +453.93
T4.5 23 P4 T1,4 K4,5 490
T5,9 21 P5 ,5 4, T4 + ,4 T1 K5,9 -6.2-T59+ +249.78
T9,10 4 P6 T1,2+T2,6 K9,10 -32.l-T9,l0+ +249.26
T10,11 20 P7 МАКС{Tl,2+T2,з+Tз,7; Tl,2+T2,6+T6,7} K10,11 -6.6-Tl0,ll+ +250.11
T2.6 55 P8 МАКС{Tl,2+T2,3+Tз,7+T7,8; T1,2+T2,6+T6,7+T7,8} K2,6 -l.6-T26+235
T6,9 19 P9 МАКС{Tl,2+T2,3+Tз,7+T7,8+T8,9; T1,2+T2,6+T6,7+T7,8+T8,9; Tl,4+T4,5+T5,9; Tl,2+T2,6+T6,9} K6,9 490
T3,7 55 P10 МАКС{Tl,2+T2,3+Tз,7+T7,8+T8,9+T9,lo; T1,2+T2,6+T6,7+T7,8+T8,9+T9,10; T1,4+T4,5+T5,9+T9,10; T1,2+T2,6+T6,9+T9,10 } K3,7 -4.42-T3,7+ +522.58
T7,8 15 P11 МАКС{Tl,2+T2,3+Tз,7+T7,8+T8,9+T9,10+Tl0,1l; T1,2+T2,6+T6,7+T7,8+T8,9+T9,10+T10,11; T1,4+T4,5+T5,9+T9,10+T10,11; T1,2+T2,6+T6,9+T9,10+T10,11 } K7,8 -20.78-T78+ +452.84 ’
T8,12 28 P12 ^^^АКС {T l,2+T 2,3+T3,7 +T 7,8+T 8,9+T 9,l0+T 10,11 +T ll,l2; T1,2+T2,6+T6,7+T7,8+T8,9+T9,10+T10,11+T11,12; T l,4+T 4,5+T5,9+T9,l0+T 10,11 +T ll,l2; Tl,2+T2,6+T6,9+T9,l0+T 10,11 +Tll,l2; T1,2+T2,6+T6,12; T1,2+T2,3+T3,7+T7,8+T8,12} K8,12 490
T6,12 43 K6,12 490
T11,12 0 K11,12 490
Следует остановиться на том, как было получено неравенство (3).
Ограничение контактных напряжений на каком-либо участке цикловой диаграммы
атах(Тх,у) < [&н ], где [он] - допускаемое напряжение смятия в высшей паре, может быть преобразовано в ограничение на величину соответствующего фазового угла снизу.
Действительно, решая уравнение
сттах (Тх,у) - [&н ] = 0 относительно Тх,у, получаем минимальное допускаемое значение фазового угла [фх,у] на участке (х,у). Неравенство (2) отражает последовательность выполнения операций.
Параметрами, определяемыми в процессе синтеза, являются фазовые углы.
При синтезе цикловой диаграммы группы механизмов с учетом динамических характеристик в оптимизационную задачу можно вводить дополнительные ограничения на амплитуду колебаний исполнительных органов механизмов.
Для проведения оптимизации циклограммы стоимость операций и амплитуды колебаний представляют в виде функциональных зависимостей от продолжительности операций (величин фазовых углов).
Стоимости операций Кху, в качестве которых приняты максимальные контактные напряжения в высших парах на различных участках циклограммы, аппроксимируют полиномами первой степени
Kx, у = а1 Tx, y + a0.
Задача (1)-(3) является задачей параметрического линейного программирования. Решение оптимизационной задачи (1)-(3) проводится методом сопряженных градиентов средствами MS Excel . Преимущества метода заключаются в том, что он отличается высокой надежностью и быстро сходится в окрестности точки минимума.
Данные для решения задачи (1)-(3) в MS Excel записываются в виде, представленном в табл. 1 (приведена запись данных для циклограммы на рис.1).
Затем в режиме поиска решения задается ячейка, содержащая целевую функцию, вводятся ограничения, и проводится оптимизация методом сопряженных градиентов .
Предлагаемая методика опробована при синтезе циклограммы ткацкого станка СТБ с углом боя 140°.
Проведен оптимизационный синтез цикловой диаграммы одной из четырех групп механизмов станка, где в качестве критерия оптимизации принята величина фазового угла операции пролета прокладчика.
В результате удалось повысить производительность одноцветного ткацкого станка СТБ с углом боя 140° на 19,5%, в том числе за счет перестройки циклограммы на 3,5%, за счет повышения частоты вращения главного вала на 16% (на 50 об/мин).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Новгородцев В.А. Системный подход к оптимизации параметров механизмов технологических автоматов // Машиноведение. 1984. №2. С.59-64.
2. Цейтлин Г.Е. Проектирование систем управления машин-автоматов с распределительными валами. - М.: Машиностроение, 1983. 167 с.
3.Джомартов А.А., Ермолов А.А. Оптимизация циклограммы механизмов машины-автомата.// Машиноведение. 1987. №6. С.42-45.
4. Подгорный Ю.И., Афанасьев Ю.А., Максимчук О.В. К вопросу о циклограммировании технологических машин // Сборник научных трудов НГТУ. 1999. №3. С.145-148.
6. Курицкий Б. Поиск оптимальных решений средствами Excel 7.0 в примерах. - СПб.: BHV, 1997. 384 с.
Максимчук Ольга Владимировна - канд. техн. наук, доц. каф. автоматики и вычислительной техники Новосибирского технологического института Московского государственного университета дизайна и технологии (филиал)
M m m ∑ ai 1 ∑ Ci ∑ (ai + Ci) 1 1 Рис. 4.30 Матрица расчета параметров исходного потока Рис. 4.31 Циклограмма исходного строительного потока окончания первой работы на второй захватке, суммируя время начала работы с ее продолжительностью (формула (3)): о н t12 = t12 + а12 = 5 + 3 = 8. Записываем полученное значение в нижний правый угол первой клетки второго столбца матрицы. Далее сопоставляют полученное значение с временем окончания первого процесса на второй захватке: о о t 21 > t12 (9 > 8). m m m ∑ ai 1 ∑ Ci ∑ (ai + Ci) 1 1 Рис. 4.32 Матрица расчета параметров потока, оптимизированного по критерию «минимальная продолжительность строительства объекта» Большее из полученных значений считаем временем начала второго процесса на второй захватке н (t 22) и заносим его в верхний левый угол второй клетки второго столбца матрицы. Отсутствие простоя между первым и вторым процессом на второй захватке обозначается значком «–». Значение окончания второго процесса определяется как сумма его продолжительности и величины начала данного процесса (9 + 1 = 10). Аналогично определяется значение начала второго процесса на третьей захватке: так как 17 > 10, то н о t 32 = 17. Окончание данного процесса t 32 равно 19 (17 + 2 = 19). Значение начала второго процесса на четвертой захватке определяется в результате аналогичного н сравнения: 19 > 18, следовательно, t 42 = 19. Перерыв между выполнением первого и второго процесса по четвертой захватке составит одну единицу времени (19 – 18 = 1). Аналогично определяются параметры третьего процесса по всем захваткам. В результате выпол- ненных расчетов определяем общую продолжительность потока То, которая для данного случая соста- вила 25 единиц времени, что на две единицы меньше значения до оптимизации: То – Tоопт = 27 – 25 = 2. После заполнения дополнительных столбцов и строк матрицы можно определить коэффициент плотности графика по формуле (11): Kпл = 39/40 = 0,975. Результаты расчета представим графически в виде циклограммы (рис. 4.33). Поскольку при расчете параметров потока данным способом допускалась возможность про- стоя не только захваток, но и строительных бригад, вид циклограммы будет существенно отличаться от циклограммы того же потока, рассчитанного по универсальной методике. Высокая плотность графика (близкая к единице) была достигнута за счет непрерывного освоения фронта работ (отсутствия простоя захваток). Однако, перерыв в работе строительных бригад не всегда приемлем и необходимо, по воз- можности, стремиться к сокращению таких перерывов. С этой целью осуществим там, где это возможно, начиная с последней работы на последней захват- ке, перемещение процессов слева направо. В результате такого перемещения обычно удается добивать- ся непрерывности выполнения первого и последнего процесса. При этом необходимо следить за тем, чтобы не возникло совмещения процессов, так как в соответствии с исходными данными необходимо запроектировать поток без совмещения. В связи с полученным сокращением общей продолжительности потока не удастся полностью избежать перерывов в работе бригад. Продолжительность таких перерывов обычно равна значению сокращения общей продолжительности, которая была достигнута в результате оп- тимизации. На рис. 4.33 представлена циклограмма оптимизированного строительного потока, построенная в соответствии с рассчитанными значениями параметров. На рис. 4.34 и 4.35 показано поэтапно выполняемое (для достижения непрерывности процессов) смещение линий циклограммы слева направо. На рис. 4.34 выполняется смещение третьего процесса на первой и второй захватках на шесть единиц вправо. В результате этого достигается непрерывность вы- полнения третьего процесса, что хорошо видно на рис. 4.35. Далее выполняется смещение второго про- цесса, выполняемого на второй и первой захватках на шесть единиц времени вправо (см. рис. 4.35). Дальнейшие перемещения процессов вправо невозможны, так как при этом будет происходить совме- щение процессов, что невозможно по условиям задачи (см. рис. 4.36). С целью сокращения количества организационных перерывов в работе второй бригады, занятой на выполнении второго строительного процесса, представляется возможным сдвинуть второй процесс на второй захватке влево на одну еди- ницу времени (см. рис. 4.37). Рис. 4.33 Предварительная циклограмма оптимизированного строительного потока Рис. 4.34 Первый этап формирования окончательной циклограммы оптимизированного строительного потока Рис. 4.35 Второй этап формирования окончательной циклограммы оптимизированного строительного потока Рис. 4.36 Окончательный вариант циклограммы оптимизированного строительного потока Рис. 4.37 Окончательный вариант циклограммы оптимизированного строительного потока с минимально возможным количеством перерывов в работе второй бригады Суммарное значение организационных перерывов в работе бригад составило две единицы времени, т.е. такое количество времени, на которое было получено сокращение общей продолжительности пото- ка в результате его оптимизации. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И УПРАЖНЕНИЯ 1 Поясните назначение и роль оптимизации строительных потоков. 2 Перечислите основные критерии оптимизации строительных потоков. 3 Чем определяется количество вариантов организации работ при поиске оптимальной очередно- сти включения захваток в поток? 4 В чем состоит метод Гунейко? 5 В чем заключается оптимизация строительных потоков по критерию «минимальная продолжи- тельность строительства объекта»? 6 Выполните поиск оптимальной очередности включения объектов в поток для комплексного строительного потока, запроектированного по следующим исходным данным: n = 4 (количество захваток); m = 3 (количество процессов). Но- мер a1 a2 a3 a4 a1 a2 a3 a4 a1 a2 a3 a4 вари- 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 антa 1 1 4 5 3 7 4 2 1 4 5 7 1 2 2 1 3 4 3 1 3 2 4 4 2 3 3 2 3 1 4 2 5 2 1 3 4 5 1 4 1 1 4 2 6 2 1 2 4 3 5 1 5 2 4 7 1 4 3 5 3 1 6 3 4 6 7 1 5 2 6 3 4 1 2 5 4 5 7 5 3 1 7 1 2 1 4 5 2 4 3 Продолжение табл. Но- a1 a2 a3 a4 a1 a2 a3 a4 a1 a2 a3 a4 мер 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 вари- антa 8 4 2 5 7 1 7 4 3 4 3 5 1 9 4 7 4 2 4 1 3 1 3 4 5 3 10 2 3 6 3 4 2 1 3 1 2 5 1 11 1 3 7 4 6 2 1 4 5 3 3 7 12 3 1 2 5 3 1 4 7 4 2 3 4 13 4 4 9 3 6 3 2 1 3 2 4 5 14 1 2 6 3 1 6 11 1 2 6 1 7 15 1 3 4 7 3 1 2 5 2 1 3 2 16 7 2 1 6 4 4 6 1 2 4 3 1 17 1 5 3 7 2 5 1 3 4 2 2 5 18 2 6 4 5 5 3 1 2 4 6 2 1 19 2 5 2 1 4 7 1 2 4 5 4 2 20 7 1 5 8 1 5 2 3 4 2 3 1 21 4 4 1 2 2 5 1 3 4 1 2 3 22 7 11 2 3 7 1 3 9 6 3 1 7 23 4 2 5 3 1 4 2 1 5 1 3 8 24 1 9 2 7 4 6 2 5 3 2 4 2 25 5 2 7 4 2 3 1 2 6 2 1 3 26 2 7 3 9 1 2 1 3 7 2 1 2 27 4 5 7 4 2 4 1 2 8 7 1 3 28 8 3 3 4 2 5 4 2 9 6 3 1 6 ПРИМЕНЕНИЕ ПОТОЧНОГО МЕТОДА СТРОИТЕЛЬСТВА В ДИПЛОМНОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ Поточный метод, как неотъемлемая часть индустриализации строительства, обеспечивает рацио- нальное использование строительной техники, способствует повышению производительности труда. В ходе строительства зданий и сооружений на разных этапах выполняются различные виды работ и их комплексы, поставляются и расходуются разные виды ресурсов. В связи с изменением во времени фак- торов влияния условий производства на ход строительства зданий, даже детально разработанные про- ектные решения нуждаются в корректировке. Для каждого конкретного случая производства комплекса работ формируются, рассчитываются и оптимизируются разнообразные конкурентоспособные методы организации работ, выявляются их лучшие варианты. Все эти варианты оцениваются по ряду индивиду- альных критериев, в результате чего устанавливается единственный вариант, наиболее полно соответст- вующий конкретным условиям. В ходе проектирования организации строительства объекта с использованием поточного метода возможно разделение здания на захватки (ярусы) различными способами, что обуславливает возникно- вение нескольких вариантов поточной организации работ. Расчет параметров строительных потоков целесообразно проводить с использованием метода мат- ричного алгоритма (см. п. 3.2). Существенно снижает трудоемкость выполнения расчетов применение электронно-вычислительной техники. Особенности работы компьютерных программ, позволяющих оп- ределять требуемые параметры строительных потоков и осуществлять их оптимизацию, приведены в . Оптимизация строительных потоков может выполняться по различным критериям (см. п. 5). В ре- зультате выполненных расчетов выявляются основные временные (ритм работы бригады tр, шаг потока tш, общая продолжительность выполнения всех работ по потоку То и т.д.) и технологические (число ча- стных потоков n, технологические перерывы tтех и т.д.) параметры строительных потоков. Подробнее о параметрах строительных потоков изложено в п. 3.1, 3.2. На основании расчетных параметров вычерчиваются циклограммы потоков, линейные диаграммы и график движения рабочей силы. Для оценки эффективности рассмотренных вариантов применяются следующие показатели (крите- рии): интенсивность (мощность) потока I; продолжительность организационных перерывов tорг; продолжительность технологических перерывов tтех; общая продолжительность работ по потоку Tо; максимальное количество рабочих Аmax; среднее количество рабочих Aср; коэффициент неравномерности движения рабочей силы n; коэффициент плотности потока Kпл; коэффициент совмещения процессов Kсов. Помимо названных показателей, для оценки эффективности поточного метода организации работ может использоваться ряд статических (объем работ Vi, трудоемкость работ AI и стоимость Ci каждого специализированного потока в пределах объекта) и динамических параметров (численность рабочих Ri, выработка одного рабочего в день в стоимостных измерителях Bi и интенсивность потока в натуральном выражении Ii). Интенсивность (мощность) потока I определяется количеством продукции, выпускаемой потоком за единицу времени и измеряемой в натуральных показателях. Для частного и специализированного по- токов это могут быть кубические метры бетона, укладываемого в течение рабочего дня, квадратные метры оштукатуренной поверхности и т.д. Для производственного потока в целом – квадратные метры жилой площади (м2/день) или кубические метры здания (м3/день), определяемые в процессе строитель- ства условно в зависимости от степени готовности объекта. Любой строительный поток может совершаться с различной степенью интенсивности, характери- зуемой величиной тангенса угла наклона поточной линии циклограммы к оси абсцисс: I = tgα, (33) Чем больше значение tgα, тем больший объем работ V будет выполняться в единицу времени ti и, следовательно, тем больше значение интенсивности потока (tgα = Vi/ti). Для ритмичных потоков интен- сивность каждого частного потока есть величина постоянная, так как tgα = сonst. Для неритмичного строительного потока интенсивность будет все время меняться, так как углы на- клона отрезков ломаной линии циклограммы будут разные и, следовательно, разными будут и объемы работ, выполняемые в единицу времени. Продолжительность организационных перерывов tорг обуславливается необходимостью подго- товки фронта работ для начала строительных процессов. Они также вводятся во избежание простоев отдельных бригад при колебании величины их производительности. Продолжительность технологических перерывов tтех обусловлена требованиями технических ус- ловий на производство работ, характером укладываемых материалов, температурой окружающей среды и другими местными условиями, влияющими на характер протекания строительных работ (выдержива- ние бетона, сушка штукатурки и т.д.). В отдельных случаях на одном и том же участке наблюдается ор- ганизационный и технологический перерыв одновременно (что говорит о рациональности принятой схемы организации работ). При этом в качестве расчетного значения продолжительности перерыва прини- мается его наибольшее значение. Общая продолжительность работ по потоку Tо определяется на основании расчета параметров строительного потока, выполненного матричным способом (см. формулу (11)). Максимальное количество рабочих Аmax определяется на основании графика движения рабочей силы. Среднее количество рабочих Aср определяется как средневзвешенное значение по формуле: n ∑ Aiti i =1 Aср = , (34) T где Аi – численное количество рабочих на i-м участке графика движения рабочей силы, чел.; ti – про- должительность i-го участка графика движения рабочей силы, дн.; T – общая продолжительность работ по потоку, дн.; n – количество участков на графике движения рабочей силы, на протяжении которых ко- личество рабочих постоянно. Коэффициент неравномерности движения рабочей силы n характеризует равномерность по- требления людских ресурсов и определяется отношением Аmax к Аср: n = Аmax/Аср. (35) Коэффициент плотности потока Kпл определяется отношением суммарной величины рабочего N n времени всех составляющих потоков ∑∑ ti к этой же сумме с учетом общей продолжительности всех 1 1 технологических, организационных и начальных организационных перерывов tпер между смежными специализированными потоками по формуле: N n ∑ ∑ ti 1 1 Kпл = N n n , (36) ∑ (∑ ti + ∑ tпер) 1 1 1 где N – количество процессов; n – количество захваток при организации потока (см. примеры расчета строительных потоков). Начальные организационные перерывы возникают из-за невозможности дальнейшего сближения смежных потоков в результате наличия их критического сближения на одном из участков. Строитель- ный поток запроектирован тем эффективнее, чем ближе приближается значение Kпл к единице. Коэффициент совмещения процессов Kсов определяется отношением разности суммарной величи- N n ны рабочего времени всех процессов на всех захватках ∑ ∑ t i и срока строительства Tc к той же вели- 1 1 чине рабочего времени по формуле: N n ∑∑ ti − Tc 1 1 Kсов= N n , (37) ∑∑ ti 1 1 где N – количество процессов; n – количество захваток при организации потока. Рис. 4.38 Примерная компоновка листа графической части дипломного проекта при рассмотрении вариантов организации работ поточным методом На основании анализа рассмотренных показателей, характеризующих эффективность организации работ поточным методом, выбирается оптимальный из рассмотренных вариантов. Примерная компо- новка листа графической части дипломного проекта приведена на рис. 4.38. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И УПРАЖНЕНИЯ 1 Расскажите о специфических особенностях и возможностях применения поточных методов в вариантном проектировании при выполнении дипломного проекта. 2 По каким критериям оценки можно сопоставлять различные варианты организации строитель- ного производства? 3 Каким образом можно сформировать интегральный критерий оценки качества рассматриваемых вариантов организации работ? СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1 Афанасьев А.В. Параллельно-поточная организация работ // Военно-строительный бюллетень. 1982. № 3. С. 36 – 38. 2 Афанасьев А.В. Неритмичные потоки с непрерывным выполнением одноранговых работ // Со- вершенствование организации и управления строительством. Л.: ЛИСИ, 1982. С. 13 – 22. 3 Афанасьев В.А. Поточная организация строительства. Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1990. 302 с. 4 Гусаков А.А. Организационно-технологическая надежность строительства. М.: SVR-Аргус, 1994. 5 Гусаков А.А. Системотехника строительства. М.: Стройиздат, 1993. 6 Гусакова В.С. Оценка системотехнических свойств план-графиков организации и управления строительством // Организация, планирование и управление строительством. Л.: ЛИСИ, 1981. С. 25 – 32. 7 Драпеко В.Г. Сокращение общей продолжительности комплексов работ при их параллельно- поточной организации // Организация, планирование и управление строительством. Л.: ЛИСИ, 1983. С. 15 – 23. 8 Организация и планирование строительного производства: Учебное пособие / Н.А. Петров. Са- мара: Самарск. арх.-строит. ин-т, 1997. 100 с. 9 Организация строительного производства: Учебник для вузов / Т.Н. Цай, П.Г. Грабовый, В.А. Большаков и др. М.: Изд-во АСВ, 1999. 432 с. 10 Поточная организация строительства: Лаб. работы / Сост. Е.В. Аленичева. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 1994. 25 с. 11 Разработка вариантов организации производства строительных работ: Метод. указ. / Сост. Е.В. Аленичева, О.Н. Кожухина. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2000. 36 с. 12 Российская архитектурно-строительная энциклопедия. В 5 т. М.: Изд-во «Триада»; «Альфа». 1995, 1996, 1998. 13 Сухачев И.А. Организация и планирование строительного производства. Управление строитель- ной организацией: Учеб. для вузов. М.: Стройиздат, 1989. 752 с. ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ 3 ………………………………………..………………… 1 СУЩНОСТЬ ПОТОЧНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА …………………………………………………….. 4 1.1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 4 ………..…. 1.2 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОЕКТИРОВА- НИЯ ПОТОЧНОГО МЕТОДА ОРГАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА 7 2 КЛАССИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПО- ТОКОВ …… 9 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СТРОИ- ТЕЛЬНОГО ПОТОКА ……………………………………………………. 14 3.1 ПАРАМЕТРЫ СТРОИТЕЛЬНОГО ПОТОКА …………. 14 3.2 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СТРОИТЕЛЬНОГО ПОТОКА 16 3.2.1 Универсальная методика расчета пара- метров строительных потоков без совмещения работ …………... 18 3.2.2 Универсальная методика расчета пара- метров строительных потоков с совмещением работ …………... 20 4 ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПОТОКОВ …………………………………..…………... 21 4.1 ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ РАВ- НОРИТМИЧНОГО СТРОИТЕЛЬНОГО ПО- ТОКА …………….. 21 4.1.1 Равноритмичный поток без совмещения работ …… 22 4.1.2 Равноритмичный строительный поток с совмещением работ ………………………………………………… 26 4.2 ПРИМЕР РАСЧЕТА КРАТНОРИТМИЧНОГО СТРОИТЕЛЬНОГО ПОТОКА …………………………………….. 30 4.2.1 Кратноритмичный строительный поток без совмещения работ …………………………………………….…. 31 4.2.2 Кратноритмичный строительный поток с совмещением работ ………………………………………………… 33 4.3 ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА РАЗНОРИТМИЧНОГО СТРОИТЕЛЬНОГО ПОТОКА …………………………………… 36 4.3.1 Разноритмичный строительный поток без совмещения работ ………………………………………………. 37 4.3.2 Разноритмичный строительный поток с совмещением работ ………………………………………………… 40 4.4 ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА НЕРИТМИЧНОГО СТРОИТЕЛЬНОГО ПОТОКА С ОДНОРОД- НЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ РИТМА ……………………………………………. 45 4.4.1 Неритмичный строительный поток с од- нородным изменением ритма без совмещения 46 процессов …………. 4.4.2 Неритмичный строительный поток с од- нородным изменением ритма с совмещением процессов ………….. 47 4.5 ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА НЕРИТМИЧНОГО СТРОИТЕЛЬНОГО ПОТОКА С НЕОДНО- РОДНЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ РИТМА ………………………………………… 52 4.5.1 Неритмичный строительный поток с не- однородным изменением ритма без совмеще- ния процессов …… 53 4.5.2 Неритмичный строительный поток с не- однородным изменением ритма с совмещени- ем процессов …….. 56 5 ОПТИМИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПОТО- КОВ …… 61 5.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ОЧЕ- РЕДНОСТИ ВКЛЮЧЕНИЯ ЗАХВАТОК В ПОТОК ………….……… 62 5.2 ОПТИМИЗАЦИЯ ПО КРИТЕРИЮ «МИНИ- МАЛЬНАЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ СТРОИ- ТЕЛЬСТВА ОБЪЕКТА» 66 6 ПРИМЕНЕНИЕ ПОТОЧНОГО МЕТОДА СТРОИТЕЛЬСТВА В ДИПЛОМНОМ ПРОЕК- ТИРОВАНИИ ………….. 73 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ………………………………………… 78 Приложение 2 Кодируе- лицевая мые поля ИНФОРМАЦИОННЫЙ БЛАНК № _________ сторона 1. Индекс 2. Издающая организация ИПЦ ТГТУ 3. Страна, издающая книгу Российская федерация 4. Авторы: Аленичева Е.В. 5. Название Организация строительства поточным методом 6. Вид издания книга 7. Тип литературы Учебное (Учебное пособие, Т01, 2903) 8. Издание новое, переизданное или репринтное (подчеркнуть) 9. Переплет или обложка (подчеркнуть) мягкая 10. Год и квартал выпуска 2004, II квартал 11. Язык издания русский 12. Язык оригинала русский 13. Объем в изд. л. 4,6 14. Объем в печ. л. 4,65 15. Тираж 0,1 16. Издательство или фирма владелец прав (для переводной зарубежной