автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Оптимизация параметров электроремонтных цехов сельскохозяйственного назначения с учетом неопределенности информации

Введение.

1. Обзор литературы и постановка задач исследования.

1.1. Ремонтный фонд электрооборудования сельскохозяйственного предприятия.

1.2. Анализ способов капитального ремонта электрооборудования.

1.3. Обзор методов проектирования Э Р П.

1.4. Расчёт параметров ЭРП.

1.5. Методы учёта неопределённостей.

1.6. Постановка задач исследования.

2. Оптимизация параметров электроремонтного предприятия

2.1. Выделение главных параметров ЭРП.

2.2. Методика исследования.

2.3. Оптимизация радиуса обслуживания.

2.3.1. Обоснование целевой функции.

2.3.2. Оптимизация радиуса обслуживания.

2.3.3. Определение параметров с учётом неопределённостей.

2.4. Оптимизация технических и трудовых ресурсов.

2.4.1. Качественное и количественное описание функции цели.

2.4.2. Оптимизация внутренних факторов.

2.4.3. Учёт неопределённостей.

2.5. Требования к техническому оборудоьга;!ЙЮ МИНИ-ЭРЦ.

2.6. Выводы.

3. Экспериментальная проверка рекомендаций по оптимальному построению мини-эрц.

3.1. Методика эксперимента.

3.2. Определение коэффициентов чувств;ггельности по статистическим данным.

3.3. Расчёт оптимальных параметров мии1!-ЭРЦ.

3.4. Разработка и описание экспериментал ьных образцов модульного технологического оборудования.

3.5. Технологическая компоновка мини-ЭРЦ.

3.6. Результаты производственной проверки.

3.7. Выводы.

4. Технико-экономические показатели.

4.1. Методика расчёта.

4.2. Технико-экономическая оценка резул ьтатов оптимизации.

Электрификация сельского хозяйства служила основой успешной деятельности сельскохозяйственных предприятий и поддержания высоких социально-бытовых условий сельского населения. В период перехода к рыночной экономике положительное влияние резко снизилось по ряду причин. Сейчас наметились положительные перемены в АПК в целом и в электрификации в частности.

Положительные перемены, которые необходимы для повышения роли электрификации сдерживаются возросшей стоимостью электрооборудования и ограниченностью финансовых средств. Для решения этой важной народнохозяйственной задачи признаны целесообразными два подхода: за счёт покупки нового электрооборудования и ремонта старого. В связи с этим возрос практический интерес к организации эффективного ремонта электрооборудования.

Объективными причинами актуальности капитального ремонта электрооборудования электротехническими службами сельскохозяйственных предприятий служат, во-первых, большой рост цен на электрооборудование, во-вторых, резкое повышение транспортных расходов на доставку электрооборудование в централизованные ЭРП, в-третьих, заметное старение используемого электрооборудования и сложность организации его резервирования.

Известные методы оптимизации параметров электроремонтных предприятий (ЭРП) и решения частных задач капитального ремонта получил для периода стабильной экономики и развиваюгцейся системы электрификации сельского хозяйства. В настоящее время принципиально изменились условия хозяйствования, цены, тарифы организационные принципы капитального ремонта и другие факторы. Поэтому указанные методы нельзя эффективно использовать для проектирования современных технологий ремонта электрооборудования.

Проблема капитального ремонта электрооборудования характеризуется противоречием между возросшей потребностью в капитальном ремонте и невозможностью выполнять его эффективно.

Целью работы служит снижение затрат на капитальный ремонт электродвигателей, используемых в сельском хозяйстве, за счёт обоснования оптимальных размеров ЭРП и оптимального сочетания трудовых и материальных затрат в процессе ремонта.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: выделить главные параметры ЭРП, определяющие себестоимость капитального ремонта; разработать методику расчёта оптимального радиуса ЭРП; обосновать оптимальное сочетание трудовых и технических затрат на капитальный ремонт электрооборудования; определить оптимальные параметры ЭРП с учётом неопределённости исходной информации; провести научно-производственный эксперимент для проверки результатов исследования; оценить экономическую эффективность предлагаемых решений.

Объектом исследования служат электроремонтные предприятия сельскохозяйственного назначения.

Предметом исследования являются технические процессы ремонта электрооборудования и способы организации ЭРП.

В работе получены следующие новые научные результаты: для повышения эффективности ЭРП необходимо оптимизировать его параметры двумя этапами: на первом определить оптимальный радиус зоны обслуживания, а на втором - оптимизировать структуру трудовых и технических ресурсов, затрачиваемых на капитальный ремонт; ползлено уравнения оптимального радиуса обслуживания ЭРП, которое устанавливает его количественную связь с транспортными расходами и плотностью размещения ремонтного фонда; предложена целевая функция себестоимости капитального ремонта электродвигателей, устанавливающая закономерности изменения заработной платы и стоимости потребляемых материалов при разном сочетании используемых трудовых и технических ресурсов, учёт неопределённости исходной информации позволил определить экономически оправданные отступления от оптимальных параметров ЭРП: для радиуса зоны обслуживания +20.-60%; для числа электрослесарей +35. -60%; для оснащённости техническими средствами +25. -30%; разработаны принципы создания модульного технологического оборудования для мини ЭРП и изготовлены экспериментальные образцы такого оборудования;

- разработана методика комплексной оптимизации параметров мини ЭРП;

Практическая ценность заключается в следующем: определены оптимальные значения радиусов зон обслуживания и структуры потребляемых ресурсов для типичных зон России и Казахстана; предложены модульные разборочные (сборочные), обмоточные, пропиточно-сушильные стенды для мини ЭРП, обеспечивающие повышение производительность труда на 10.20% и снижены потребности в производственных площадях в 1,4. 1,5 раза; разработанное устройство капельной пропитки повышает пробивное напряжение изоляции в 1,3 раза при снижении расхода лака в 2 раза; экспериментальная проверка подтвердила возможность снижения затрат на 30% у.е.р. при капитальном ремонте электрооборудования до 10 кВт. А 7

Основные результаты доложены и одобрены на международной конференции (Москва 2000г); на межвузовской конференции Саратовского ГАУ им. Н. И. Вавилова (Саратов, 1999-2001 г); на конференции Уральского филиала Казахстанского института информационных технологий и управления (Уральск, 2000-2001гг).

Рекомендации по организации мини ЭРП приняты к внедрению и реализованы на 50-60% электроремонтным предприятием «Фебе» Уральской обл. Республики Казахстан и ГУП «Михайловская птицефабрика».

Выражена благодарность коллективу кафедры «Электрические машины и электроснабжение с. х.» Саратовского ГАУ им. Н. И. Вавилова и УФ Казахстанского института информационных технологий и управления, где выполнялась работа, за доброжелательное отношение и помощь.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Наметившийся подъём электрификации сельскохозяйственных предприятий возродил актуальность капитального ремонта электрооборудования, поскольку на поставки нового оборудования в АПК нет необходимых финансовых ресурсов.

2. Ограниченные возможности централизованного ремонта, большие транспортные расходы и длительности простоя при доставке оборудования заставляют электротехнические службы сельскохозяйственных предприятий создавать свои электроремонтные цеха с малыми производственными программами (мини-ЭРЦ). Проектирование мини-ЭРЦ по традиционным нормативным методикам не даёт положительных результатов. Возникла актуальная научно-техническая задача оптимизации параметров мини-ЭРЦ.

3. Методической основой оптимизации параметров служит выделение среди них «внешних» (радиус зоны обслуживания и годовая производственная программа) и «внутренних» (обеспеченность трудовыми и техническими ресурсами). Критерием оптимальности «внешних» параметров служат удельные расчётные затраты, включаюпдие себестоимость ремонта, транспортные расходы и ущерб от простоя при ремонте, а «внутренних» - переменная часть себестоимости ремонта.

4. Получена количественная связь радиуса обслуживания с нормативной себестоимостью, транспортными расходами, включая технологический ущерб, и плотностью размещения ремонтного фонда. Для зоны Поволжья и северо-западной части Казахстана оптимальный радиус составляет км (в среднем).

5. Учет неопределённых факторов показал, что при проектировании мини

ЭРЦ допустимые отступления от оптимального значения радиуса в интервале +20.-60%. При расчете ЭРЦ исходные дани к о нормативной себестоимости должны иметь погрешность не более +10%.

6. Предложена целевая функция капитального ремонта электродвигателей, устанавливающая связь себестоимости «внутренними» параметрами мини-ЭРЦ. Получены уравнения для расчёта оптимальных значений «внутренних» параметров. Установлено, что они равны нормативным значениям (п= 1,0, к= 1,0) лишь в определённых частных ситуациях.

7. Исследованием неопределённости информации по методу критериального анализа доказана необходимость более тщательного соблюдения оптимального обеспечения техническими, а не трудовыми ресурсами. Для +5% зоны себестоимости допустимый интервал индекса технических ресурсов: 0,75-1,30, а трудовых: 0,66< 1,50.

8. Обоснован метод определения коэффициентов чувствительности целевых функций конкретных ЭРЦ по результата производственной деятельности. Для зон Поволжья РФ, и Западного Казахстана получены значения коэффициентов чувствительности (Гр=1,0, Ьр=-0,4, Гм==0, Ьм=0,8, Го=-0,5, Ьо=1,0) и оптимальные «внутренние» параметры мини-ЭРЦ (обеспеченность техническими ресурсами Ко=1,4 трудовыми ресурсами По==0,9).

103

9. Учет неопределённости позволил определить, что экономически оправдано отступление от оптимальных значений в пределах:

Ап=(0,6-1,5)по; Лк=(1,0-1,9)ко.

10. Разработанный комплекс модульного оборудования и технологическая ч компоновка для мини-ЭРЦ обеспечивает высокое качество ремонта электродвигателей и уменьшение производственных площадей в 1,7-1,9 раза.

11. На основании статистических данных деятельности электроремонтных предприятий и результатов производственной проверки получено, что оптимизация мини-ЭРЦ позволяет снизить себестоимость ремонта на (120-132) руб./у.е.р. и получить годовой экономический эффект (60-66) тыс. руб.

1. Алферов В. Е. Как повысить эффективность ремонта электрооборудования на предприятии. М.: Экономика, 1971. - 152 с.

2. Алферов В. Е. Централизованный ремонт электрооборудования. -Львов: Каменда, 1974. 190 с.

3. Асинхронные двигатели общего назначения. // В.П. Петров, А.Э. Крав-чик. М.: Энергия, 1980. - 488 с.

4. Беляев Л. С. Решение сложных оптимизационных задач в условиях неопределенности. Новосибирск: Наука, 1978. - 126 с.

5. Блидман Ф. А. Организация и ремонт электрических машин и аккумуляторов. М.: Колос, 1972. - 126 с.

6. Боревич 3. И. Определители и матрицы. М.: Наука, 1970. - 199 с.

7. Борисов Ю. С. Организация ремонта и технического обслуживания оборудования. М.: Машиностроение, 1978. - 360 с.

8. Будзко И. А., Левин М. С. Электроснабжение сельскохозяйственных предприятий и населенных пунктов. М.: Агропромиздат, 1985. - 270 с.

9. Будзко И.А., Славин P.M. Экономические основы электрификации животноводства // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -1980. №4.-02 8 -3 3.

10. Вартанов Г. Л. и др. Электромонтер-ремонтник. М.: Высшая школа, 1967.- 170 с.

11. Веников В, А. Теория подобия и моделирования. М.: Высшая школа, 1966. - 488 с.

12. Воронин Е.А. Математическая модель надежности асинхронных электродвигателей в условиях животноводства. // Науч. тр. М.: ВИЭСХ. -1979.Т.48.С46-54.

13. Власов Б. В. Проблема организации ремонтных работ. М.: Знание, 1969. - 45 с.

14. Вольдек A.M. Электрические машины. Л.: Энергия, 1974. - 840 с.

15. Временное положение о районом межколхозном производственном энергетическом объединении «Сельхозэнерго». М.: МСХ РСФСР, 1973.- 20 с.

16. Гандин Б. Д., Фишман Л. М. Оснастка и приборы для ремонта электрических машин. Л.: Судпромиздат, 1963. - 270 с.

17. Гольдберг О. Д. Качество и надежность асинхронных двигателей. М.: Энергия, 1968. - 175 с.

18. Гончаров А.И. Исследование электроприводов зерноочистительных агрегатов с целью достижения их оптимальных эксплуатационных характеристик. Автореферат диссертации кандидата технических наук. Киев, 1981.-24 с.

19. Глебович А. А., Мишин Н. С. Основные направления повышения надежности электродвигателей. -М.: ВСХИЗО. 1977. вып. 135. СЗ-10.

20. Глушков А. М. Исследования и обоснования электротехнической службы для сельского хозяйства Приморского края. Автореферат диссертации кандидата технических наук. Челябинск, 1981. - 21 с.

21. Гордиевский И. Г., Лордкипанидзе В. Д. Оптимизация параметров электротехнических сетей, М.: Энергетика, 1978. - 144 с.

22. Граматович Э.К. Исследование влияния режимов работы электродвигателей животноводческих ферм на срок их службы. Автореферат диссертации кандидата технических наук. Челябинск, 1975. - 31 с.

23. Данилов В. Н. Повышение эксплуатационной надежности электродвигателей, используемых в сельскохозяйственном производстве, электронными средствами защиты. Автореферат диссертации доктора технических наук. Челябинск, 1991, - 44 с,

24. Девятков А. Ф, и др. Ремонт электросилового оборудования. М.: Колос, 1971.- 290 с.

25. Единая система планово-предупредительного ремонта и рациональной эксплуатации технологического оборудования машиностроительных предприятий.-М.: Машиностроение, 1967. 591 с.

26. Ерошенко Г.П., Садыкова Л.А. Модульное оборудование // Сельский механизатор. 2000. №7. - 33 с.

27. Ерошенко Г. П. Анализ деятельности энергетической службы предприятия. // Известия ВУЗов. Энергетика. 1981. №2. - С77-79.

28. Ерошенко Г. П. Дипломное и курсовое проектирование электроремонтных предприятий. Саратов: Издательство СХИ, 1979. - 44 с.

29. Ерошенко Г. П. Повышение эффективности эксплуатации электрооборудования в сельском хозяйстве. // Автореферат доктора технических наук. Челябинск, 1984. - 40 с.

30. Ерошенко Г. П. Эксплуатационные свойства электрооборудования. -Саратов: Издательство СГУ, 1984. 180 с.

31. Ерошенко Г. П., Камалиев Ф. М. Признаки рационального формирования электротехнических служб сельскохозяйственных предприятий. // Техника в сельском хозяйстве. 1990, №6.

32. Ерошенко Г. П., Пястолов А. А. Курсовое и дипломное проектирование по эксплуатации электрооборудования. М.: Агропромиздат, 1989. -160 с.

33. Ерошенко Т.П. и др. Эксплуатация энергооборудования сельскохозяйственных предприятий. Ростов - на - Дону. Терра, 2001. - 590 с.

34. Исходные показатели и методические указания для расчета электроремонтных предприятий сельского хозяйства на 1966-1970 гг. М.: БТИ ГОСНИТИ, 1966. - 120 с.

35. Казимир A.n. и др. Эксплуатация электроустановок и электробезопасность в сельском хозяйстве. Л.: Колос, 1980. - 119 с.

36. Кабозистов О. В. Совершенствование заш;иты электродвигателей вентиляторов птицеводческих помещений от нессиметрии питающего напряжения. Автореферат диссертации кандидата технических наук. Зерно-град, 2000. - 22 с.

37. Калмыков С.А. Периодичность проведения технического обслуживания и текущих ремонтов электродвигателей в сельскохозяйственном производстве. // Науч. тр. М.: ВИЭСХ, 1979. т.50. С 54-64.

38. Карвовский Е. М. Ремонт электрических машин. М.: ГЭИ, 1960. - 210 с.

39. Клас А. и др. Введение в эконометрическое моделирование. М.: Статистика, 1978. - 158 с.

40. Косачев Г.П. Экономическая оценка сельскохозяйственной техники. -М.: Колос, 1978.-239 с.

41. Консон С. А. Экономика ремонта машин. М.: Машиностроение, 1970. -215 с.

42. Костюк В.И. Исследование режимов использования электродвигателей в сельскохозяйственном производстве. Автореферат диссертации кандидата технических наук, Челябинск, 1982. - 18 с,

43. Коршунов Е, М. Математические основы кибернетики. М.: Энергия,1972. 376 с.

44. Киртбая Ю.К. Организация использования машино-тракторного парка. -М.: Колос, 1974. -287 с.

45. Костюк В.И. Статистический анализ технических характеристик электродвигателей. // В кн.: Электрификация сельскохозяйственного производства. Саратов, 1978. - С 31 - 34.

46. Левитский И. С, Организация ремонта и проектирование сельскохозяйственных ремонтных предприятий. М.: Колос, 1977, - 236 с,

47. Маршак Е, Л. Ремонт и модернизация асинхронных двигателей. М.: Энергия, 1970. - 180 с.

48. Маслов В.В. Влагостойкость электрической изоляции. М,: Энергия,1973, -208 с.

49. Морозов Н.С. Эксплуатация электроустановок в колхозах и совхозах РСФСР. Электротехника, 1980. №9. - С 23-25.

50. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. М.: ГП УСЗ Минсельхозпрод России, 1998. - 220 с.

51. Методические указания по организации специализированного технического обслуживания и электроустановок сельскохозяйственных предприятий службами Сельхозэнерго. М., 1976. - 44 с.

52. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования. М.: Госстрой России, 1994.-79 с.

53. Мусин A.M., Сырых Н.Н. Состояние и основные направления научных исследований по эксплуатации электроустановок в сельском хозяйстве. // Науч.тр. М.: ВИЭСХ. 1979. т.50. С 3 - 13.

54. Мусин A.M. Аварийные решения асинхронных электродвигателей и способы их защиты. М.: Колос, 1979. - 112 с.

55. Организация ремонта силового электрооборудования в сельском хозяйстве. М.: БТИ ГОСНИТИ, 1964 - 87 с.

56. Основы эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры. // Под редакцией Лавриненко В.Ю. М.: Высшая школа, 1978. - 320 с.

57. Панченко С, И. Обоснование основных технологических параметров центральных ремонтных мастерских колхозов и совхозов. Автореферат диссертации кандидата технических наук. Саратов, 1986. - 24 с.

58. Петров В.М. Эксплуатация асинхронных двигателей в условиях сельскохозяйственного производства, Электротехника, 1980, №9, - С 4748,

59. Пиковский А, А,, Таратин В, А. Технико-экономические расчеты в энергетике в условиях неопределенности, П,: Издательство ЛГУ, 1982. -196 с.

60. Панькин В.В., Борисов Ю.С. Определенные сроки службы электродвигателей на животноводческих фермах. // Науч.тр. ВИЭСХ, 1979, том 4 8.-С 55-62.

61. Правила технической эксплуатации и техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. -М.: Энергоатомиздат, 1986.- 210 с.

62. Проектирование комплексной электрификации сельского хозяйства. // Под редакцией Л. Г. Прищтепа. М.: Колос, 1983. - 320 с.

63. Прузнер С. Л. Экономика ремонта оборудования электростанций. М.: Энергия, 1973. - 210 с.

64. Пястолов А. А. Научные основы эксплуатации электрооборудования. -М.: Колос, 1972,- 210 с.

65. Пястолов А. А., Мегиков А. А., Вахрамеев А. П. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования. М.: Колос, 1981. - 270 с.

66. Пястолов А. А., Ерошенко Г. П. Проблемы эксплуатации сельских электроустановок. // Механизация и эксплуатация сельского хозяйства. -1983. №6.-С 25-27.

67. Пястолов А. А., Ерошенко Г. П. Эксплуатация электрооборудования. -М.: «Агропромиздат», 1990. 281 с.

68. Пястолов А. А., Ерошенко Г, П., Добровольский А. Ф. Расчет характеристик электроремонтного предприятия. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1979. №6. - С 49-50.

69. Петров В.А., Медведев Г.И. Системная оценка эффективности новой техники. Л.: Машиностроение, 1978, - 225 с.

70. Ремонтно-обслуживающая база энергетических служб в сельском хозяйстве. // Рекомендации. Зерноград, ВНИПТИМЭСХ, 1983. - 70 с.

71. Синягин С. С. и др. Система планово-предупредительного ремонта электрооборудования промышленных предприятий. М.: Энергия, 1978.- 390 с.73