автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Оптимизация по критериям ресурсосбережения состава и режимов работы средств для сбора, транспортировки и переработки чайного листа

г г 5 ОД

На правах рукописи ДИДМАНИДЗЕ Отгри Назирович

ОПТИМИЗАЦИЯ ПО КРИТЕРИЯМ РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ СОСТАВА И РЕЖИМОВ РАБОТЫ СРЕДСТВ ДЛЯ СБОРА, ТРАНСПОРТИРОВКИ И ПЕРЕРАБОТКИ ЧАЙНОГО ЛИСТА

Специальность 05.20.03-Эксплуатация, восстановление к ремонт сельскохозяйственной техники

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой стопени доктора технических наук

Москва 1933

Работа выполнена в Московском государственном агроинженерном университете им.В.П.Горячкина

Научный консультант-

заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, доктор технических наук профессор А.А.'Зант иев.

Оффициальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор В.В.Курчаткин,

заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, доктор технических наук, профессор Л.Е.Агеев,

доктор технических наук, профессор I;.И.Базаров.

Ведущая организацию-

Главное управление механизации и электрификации минсельхошрода РФ.

Занцыа сосющс» /3 час.

на .заседании днссертационното (овей Д I2U.I2.U3 Московскою государственного агроннженерною университета имени В.П.Горичкина по адресу: 127550. Москва. Тимирязевская ул.58. МГЛУ.

С диссертацией можно озтихочцться в пиолиотеке М|'АУ. Автореферат раюсчан'&о ¿¿¿¿'¿¿X/),/' IЧЧЬ I.

Ученый секретарь диссерташюнио!о Совета

профессор , ■ Н А.Очкиьскнй

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАВОТН

Актуальность проблемы. Чай является одним из самых распространенных продуктов- в обшей системе питания людей. Кго потребляют практически во всех странах мира, включая Российскую Федерацию.

'Среднегодовое потребление чая на душу населения в нашей стране составляет в среднем 0,884 кг. Основными производителями чайной продукции в составе СССР являлись Грузия, Азербайджан и Краснодарский край,на долю которых приходилось соответственно 91,62, 6,90,, 1,48 % валового сбора чайного листа. После распада СССР в связи с необходимостью больших валютных расходов, связанных с импортом чая, остро встал вопрос ой увеличении производства чая в Краснодарском крае как за счет расширения, плошали плантаций, так и интенсификации производства на сукестчупцих плантациях.. " '

Увеличение продуктивности чайных плантаций может осуществляться за счет »оста урожайности, а также путем более полной сохранности выращенного уро-жая при высоком качество. Второй путь является наибо^ лее экономичным и может быть реализован сравнительно быстро.

Одним из важнейших условий реализации этого направления увеличения производства чайной продукции является обеспечение высокоэффективной совместной работы средств для сбора, транспортировки, и первичной переработки чайного листа. На долю указанных средств приходится подавляющая часть расхода ресурсов, а также потерь урожая.

Только на сбор чайного листа приходится до 60 % всех трудовых . затрат по выраливянию урожая. Чайный лист за час хранения тегяет . . О,5...О,8 % своей масон при сугоественном ухудшении качества.

В связи о этим обпая продолжительность времени с момента сня-. тия чайного листа с куста до начала его переработки на чайной фабрике не должна превышать 4 ч.

Актуальной проблемой в связи~с указанными особенностями является, разработка научных методов обеспечения эффективной,взаимосвязанной работы средств для сбора, транспортировки и первичной переработки чайного листа на Сазе совряменннх принципов моделирования и оптимизации сложных технологических процессов с учетом требований ресурсосбережения. • _

Цель рарпт.ц - .разработка методов г>асурсое<Н!р*гятвго использова--ния средств для сбора, транспортировки й первичной. пегеиЯстки чайиог го листа на основе п?ичиипор математическогосолг-ли-товолия и оппш*-

?япии проузвопстР"ннчх процессов.

Объекты исследования - природно-проиаводственные факторы, чайные ■

растения и плантации, чаесборочные соедства, включая сборщиков, ручные аппараты и самоходные машины типа "Сакартвело", приемные пункты, транспортные средства, первичные чайные фабрики.

Методы исследования - многоуровневый системный подход, исследование операций, теория вероятностей, включая теорию массового обслуживания, моделирование и оптимизация производственных процессов, надежность технических систем, номография, математическая статистика.

Научная новизна. Предложен многоуровневый системный подход к оптимизации состава и режимов работы средств для сбора, транспортировки и первичной переработки чайного листа по взаимосвязанным критериям ресу-| роосбережения. Разработана методика определения расчетным путем ойти-! мальной сборочной фазы и периодичности сбора чайного листа. Рассматривая многократно повторяющийся подход отдельных участков чайной плантации к оборочкой фазе через случайные промежутки времени как пуаисонор-ский поток требований,разработаны на основе теории массового обслуживания методы оптимизации по критериям ресурсосбережения: потребности в чаесборочных средствах всех видов; состава и режима работы чаесборочных бригад и звеньев; состава и режима совместной работы сборочно-транспортных звеньев и полевых приемных пунктов (ПоПП); параметров и режима работы периферийных приемных пунктов (Пе(1П); режима взаимосвязанной работы центрального приемного пункта (ЦеПП) и первичной чайной фабрики (ПЧФ); системы технического обслуживания (ТО) и устранения отказов, а также потребного количества резервных узлов и агрегатов для повышения надежности чаесборочных средств, транспортных агрегатов и технологического оборудования ПЧФ.

Практическая ценность работы. Для всего возможного диапазона изменения природно-производственных факторов Краснодарского края и.Грузии разработаны практические рекомендации по выбору непосредственно в производственных условиях: оптимальной сборочной фазы и периодичности <?бора чайного листа; потребного количества подрезочных и чаесборочных средств всех видов; количественного состава чаесборочных бригад и звеньев; потребного количества транспортных средств во взаимосвязи с вместимостью ПоПП; параметров и режима работы ПеПП; режима взаимосвязанной работы и пропускной способности ЦеПП и ПЧФ. Все рекомендации представлены в удобной для оперативного применения форме - в виде таблиц ^ли номограмм. Работа проводилась в соответствии с планами НИР МГАУ •

з . •

им. В.П. Горячкина по проблеме: "ЭнергосСерегавдие и биоинж.енврные технологии и средства механизированного производства сельскохозяйственной продукции"..

Реализация результатов исследования.Основные результаты исследований в виде научных отчетов переданы в Главное управление науки и . технического прогресса МСХиП РФ. Практические рекомендации по высокоэффективному использованию средств для сбора, транспортировки и первичной переработки чайного листа приняты Советом Министров и Министерством сельского хозяйства Аджарской Автономной Республики для внедрения в чеевсдческих хозяйствах и на чайных фабриках. Рекомендации непосредственно используются в отдельных хозяйствах и на чайных фабриках, что подтверждается соответствующими актами в приложениях.

Апробация работы. Результаты исследования доложены и одобрены на научных конференциях МГАУ им В.П. Горячкина в 1991-1995 гг., на технических советах Министерства сельского хозяйства Аджарской Автономной Республики в 1994, 1995 гг., а также на техническом совещании специалистов АджамскальскоЯ чайной фабрика.

Публикации. По результатам исследования издана монография объе-' мом 10,65 п.л., опубликовано 1В статей, подано 4 заявки и получены положительные решения.

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, пять глав, общие выводы, список литературы из 164 наименований, Приложения

Изложена на 304 страницах машинописного текста, содержит 3?' таблиц и 50 рисунков.

На защиту р.ыносятся: полученный на основе многоуровневого систем -ного подхода комплекс математических моделей, обеспечивающих решение ' важной научно-пшкзводственной задачи ресурсосберегающего использования средств для сбора, транспортировки и первичной переработки чайного листа; расчетный метод определения оптимальной сборочной фазы развития и периодичности сбора чайного листа; методика обоснования оптимальной потребности в чаесборочных средствах, а также состава и режимов работы бригад и зпеньвв;.методика расчета режима взаимосвязанной работы и пропускной способности ПеПЛ, НеПП и ПЧ<Ь; методы обеспечения надежной саботы чаесборочных и транспоотных средств, а также оборудования ЯЧ1> путем оптимального реяесвиооппния деталей, узлов и армгв-тоя; практически» рекомендации, внедрения которых сбесят и пае г испсл!/-зопанип чаесборочных и -ранспсотнчх средств, а так*« оборудсяпиия ПЧ$

в режима максимального ресурсосбережения.

СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Основным направлением высокоэффективного использования средств для сбора, транспортировки и первичной переработки чайного листа является применение современных методов моделирования и оптимизации йложннх производственных процессов по критериям ресурсосбережения.

Анализ имеющихся литературных источников показал, что применительно к сбору, транспортировке и первичной переработке чайного листа подобные комплексные исследования пока еше не проводились. Многочисленные исследования по оптимизации уборочно-транспортимх процессов на уборке зерновых, картофеля и других с.-х. культур непосредственно не ' могут быть применены к сбору чайного листа. Это связано со следующими специфическими особенностями чайного листа: необходимость многократного (до 17 раз) сбора урожая с одной и той же плантации за сезон; большая изменчивость'урожая по отдельным периодам сезона; определяемые несколькими часами (до 4 ч) .сжатые сроки между моментами сбора и начала переработки урожая на-фабрике; большая чувствительность чайного листа к механическим и другим воздействиям в процессе сбора и транспортировки; расположение чайных плантаций на склонах крутизной более 20°. В результате анализа статистических данных установлено, что примерно 80000 га чайных плантаций Грузии размешены на склонах крутизной 10...20° и 19600 га плантаций имеет угол склона более 20°.

Самоходные машины типа "Сакартвело" при этом работают удовлетво-, рительно при угле склона 5...8°. Плошадь многих чайных плантаций не превышает 0,5 га. В Краснодарском крае, как следует из литературных источников, только чайных плантаций пригодно для механизированного .возделывания чайного листа. Соответственно на ближайшую перспективу остается необходимость широкого применения ручного способа сбора чайного листа. Ручной способ сбора необходим также для приготовления чал высших сортов. 'Доля ручного способа сбора чайного листа составляла в бывшем СССР 55...60% от обшего объема заготовки сырья.

• -В условиях Грузии-ручным способом убирается в среднем 70% чайного листа,. 20% ручными чаесборочными машинами (полумеханизированныы способом) и 10% - самоходными машинами (механизированным способом). • - -Самоходные машины для сбора чайного листа в Краснодарском крае в настоящее время практически не используются. Из этих данных еде-; .дует, что в обозримом будущем как в Грузии, так и в Краснодарском/ крае одновременно будут применяться вое три способа сбора чайного ли-

5 .

ста и будут изменяться только масштабы их использования.

На основании результатов анализа состояния проблемы были сформулированы следующие основные задачи исследования.

1. Проведение анализа природно-проиэводственных особенностей возделывания чайного листа и его переработки в условиях Груаии и Краснодарского края.

2. Обоснование многоуровневого системного подхода к оптимизации производственных процессов сбора, транспортировки и первичной переработки чайного листа.

3. Обоснование оптимальной сборочной фазы развития и периодичности сбора чайного листа.

4. Определение оптимального потребного количества чаесборочных и транспортных средств в масштабе пвена, бригады,хозяйства и целого региона.

5. Обоснование оптимальной организационной формы работы чаесборо- • чных средств в звене или бригаде.

6. Обоснование оптимального режима работы и параметров периферийных премных пунктов.

7. Установление оптимальных режимов работы и пропускных способностей центральных приемных пунктов и чайных фа&рик в зависимости от площади обслуживаемых плантаций.

8. Обоснование ресурсосберегающих методов повышения надежности | технических средств для сбора, транспортировки и первичной-переработ-ки чайного листа.

Э. Разработка практических рекомендаций для производства.

Соответствующие исследования проводились применительно к условиям как Краснодарского края, так и Грузии, Такой подход с одной стороны обусловлен тем обстоятельством^ что-развитие чаеводства в Краснодарском крае шло в основном на грузинском опыте, включая использование сортов чая грузинской селекции. С другой стороны Грузия а перо-; пективв является наиболее вероятным ¡экспортером чайной продукции в Российскую Федерацию. •

ОСНОВНЫЙ ПРИНЦИПЫ Т1РШАГАКМ0Г0 МНОГОУРОВНЕВОГО ОИСТЮТОГО '

полхояд ~ "

Соотвртствуииия структурная схема иерархии рвения задач 'оптимизации по критериям ресурсосбережения процессов сбора, транспортирокка' и первичней переработки чайного листа представлена на ytr.A.

Комплексное решение яллач р*<!уесюв<*рл*вн!»я осутьсгаямт^я ш с**

6а Г"

С^г^тсп

Пак

6 ...... .

i 1

с,- таг.

2 д»о/>е | Acopt

лип '

3 \tliaopt 1/>>«¥>*

4 \fltopt П1 ofit } /Ц «рй

Стп? -т1п.

5 IЫееМгШ \flitifik

—тах

& { Фор орЬ

СГп—-/ni.fi ,—>

птоН в, п0Р1

7 N

тах

\Пнп о^\ Ли9 орЬ { РЧПОр1

■ Рис Л . Структурная схема иерархии решения задач оптимизации процессов сбора, транспортировки и.первичной переработки чайного листа.

ми взаимосвязанных уровнях в следующей последовательности.

На первом уровне с учетом действующих факторов, для которых принято обобщенное обозначение фпп , -определяется оптимальная сборочная фаза' по количеству листьев Плор1 на осыпаемых флешях и соответствующая периодичность сбооа Дсо<н' в днях. Критерий оптимальности соответствует максимуму денежной выручки от реализации собранного' чайного листа. Ср—^ (ПИК. " •

Второй уровень ресурсосбережения предусматривает определение оС' щего оптимального количества чае'сйосочннх средств в условных единицах П.1У0(Ч'в зависимости от плошали чайной плмнтНций отдельного хозяйства или целого региона рпом. . За'условную сборочную единицу

при этом принят сборщик со средней производительностью в данных уоло-' виях. ЧаГ'ная плантация весенней шпалерной подреркой в соответствии с ¿¡тС-орЬ разделяется на определенное количество участков, которые впоследствии в течение всего сезона образуют пуассоновский поток требований на сбор листа чаесборочными средствами. При этом имеет место ■ система массового обслуживания (СМО), для которой критерий оптимальности соответствует минимуму потерь от взаимного ожидания требований (участков чайной плантации, образованных весенней подрезкой) и чаесборочных средств Ста—- тхо. .

На третьем уровне на базе этого же критерия ресурсосбережения Ста—-гсиа определяется обшал оптимальная потребность в чаесборочных средствах по видам, включал сборщиков для ручного сбора П-1ор*: , ручные аппараты ПгорЬ и самоходные машины типа "Сакартвело" П зорь ■,

На четвертом уровне по аналогичному критерию Стп.5-— ггиО. для бригады или звена рассчитывается потребное количество Чаесборочных средств по видам ni5opt , ПгВор! ,Пз5ор1 в зависимости от площади Рп5ор1 закрепленной чайной плантации.

Пятый уровень предусматривает обоснование оптимальной организационной формы работы чаесборочных средств ФораН в бригаде или звене, при которой обеспечивается максимум производительности или про- ■ пускной способности пчмэтой производственной единицы.

Шестой уровень ресурсосбережения связан с оптимизацией состава отдельных сборочно-транспортннх звеньев по количеству сборочных 1 • • и транспортных Г1 торе средств в зависимости от йлошади

чайной плантации. При этом обеспечивается минимум потерь Стп—*-ГП1П. от взаимного ожидания требований и транспортных средств. .

В качестве шестого вспомогательного уровня ресурсосбережения (бв) рассматривается задача оптимизации параметров и режйма работы ПеПП, для которых принято обобщенное обозначениеЛпеорЪ на рис.1 В' зависимости от площади обслуживаемой чайной плантации РпесН

Критерий оптимальности С '"ЛИП. обеспечивает минимум суммы^ потерь от простоев самого ПеПП и транспортных.средств. Вспомогательным этот уровень ндзыраетпя по тем соображениям,-что в данный ггериод как в Грузии, так и в Краснодарском крае ГМП лока не Отроятся. .,

Седьмой -ляклччитрльчнй урпрень ресурсосбережения Предусяатря-вает обоснование оптимального режима взаимосвязанной- рчво.ти и

ПЧФ, а тчкжч их пропускных спсспбно^-яй ПипогЪ ■ й Пш>сг4 В яаякск-мрсту от о^адй пло™ади о^олухкрр.руоЯ чч^нт.» плантации 5<лег{ - При это* обелпрчипаетпя «чк^имум гроияе^ит^/ьности —» ЛПЗД. •

Направление передачи информации при взаимосвязанных оптимальных , решениях показано стрелками сверху вниз между уровнями. При этом результаты оптимизации на предшествующих уровнях являются исходными данными для последующих уровней, что обеспечивает сложение эффектов ресурсосбережения всех уровней. Наибольший аффект ресурсосбережения, естественно, будет иметь место при комплексной оптимизации на всех оеми уровнях. Однако на практике возможно также решение частных задач ресурсосбережения на ограниченном числе уровней. Схема передачи информации для такого случая показана справа в направлении сверху вниз в обход тех уровней, на которых оптимизация не осуществляется.

Предусмотрена также возможность корректировки результатов оптимизации предшествующих уровней на любом из последующих. Передача информации при этом осуществляется в направлении снизу вверх, как показано на рис.1 стрелками справа.

ОВОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ СБОРОЧНОЙ ФАЗЫ РАЗВИТИЯ ЧАЙННХ ФЛЕШЕЙ (первый уровень)

Исходное выражение критерия оптимальности имеет чид

Ср = íO'%m<P LU — max, щ

где Ср - выручка денежная от реализации собранного листа, руб/га;

- количество флешей1 на одном га, шт/га; ГП<р - средняя масса одной чайной флеши после срыва, г/шт; Ц,ч - сдаточная цена чайного листа, руб/кг.

Целесообразно для удобства решения перейти к эквивалентному критерию По

Срф= = íOfru.lU—max. ■ (2)

Аф

Опытными данными установлена параболическая зависимость между . ГП<р и количеством листьев По на чайной флеши в виде

Í

лги=аая, о)

где а : 6 - эмпирические коэффициенты.

Сдаточная цена чайного листа Цч по мере роста П.» уменьшается от наибольшего значения Цщ при П.^ - -L доЦ^О ■ при П. л-Л. л га , когда'сырье уже не принимается из-за низкого качества. Изменение Цч р функции Г\ л при атом можно принять линейной

'. ,IU = С-С^Ь , ' (4) .

где С=Плт1Хч1 /СП.лт-Пл1); Cj- и^/СПлт-а«!). : '

1'а основании (2,3,4) с учетом нестабильности существующих цен целесообразно представить критерий оптимальности п относительных единицах . р {• _ _

iO*W(C-C|aJ—max, ;<5)

гд» _ _

С= C/Um ;

Оптимальное количество листьев на срываемых флешях (Xnopt определяется из (5) по условию dC ГФ Id а„=0

a«0Pt = Б|\лт /С 6+ 1). ;.'■<«)

Полученное) значение fljioct соответствует оптимальной сборочной фазя развития чайных фляга?,й. Значение 5 в (6) зависит от множества случайных факторен, поятоиу в общем случае (Inoft следует рассматривать как функцию случайного аргумента, определяя математическое ожидание flpert и лисперсию .Дплорг из павенетя >гг.ах

iwife Мм &• Jf^M Ь w

Srnln- ' ■ brma

где - плотность распределения коэффициента Ь . ' '

Зависимость flfioft- ffS) на ограниченном практическом участке близка к линейной, поэтому при оперативных расчетах математическое ожидание П. «opt «место (7) можно определить по методу линеаризации функций случайных аргументов путем подстановки в (6) математического ожидания Ь _ . После определения из (3)ffl»i>o»t при По * -=»-ftnopt и Ь_ я Ь " рассчитывается продолжительность оптимального периода jf\ copt явхлу смежными сборами (пднях) ■ ' ;

Лп

^ щ/ттт'.' .. . ; '

гдо й ГПф - средний псирост массы чайной флеши, г/день. .-•

Для практических расчетов по данной задаче вмгчаритчльно «ч основании опытных и статистических данных были опрчг.я.тен« чи':леенче значения GL ~ и б лля кяибол^ч рлспоостранеччнх сортов ччя. » Грузки и в Краснодарском крае: "Местная популяция

" - Q. ~ 0.1Я4, D = 1.SB2; "Колхида" - ft « O.W. & « W.; "Гг.у^нс-XI* - 15" - CL я 0,125, Ъ в 1,929. т.->чт.>

чначенчя Q. » 0,193, В - п.'.я усс^дн^ннь'х

" ...... Оптимальное решение для

значений 0- = О ДЭЗ, £> = 1,634, Пм = 1, Г1лт= 5 показано на . рис.2, в результате кото7 рого „получено П nc.pt = = 3,1, Дсорь =10,1 дней при/\ГП<р = 0,12 г/деиь. С учетом всего возможного диапазона изменения Пит. = = 3... 7, й =0,08....0,26

Ь = 1...2,2 по результатам оптимизации поетг роена номограмма, на которой получены значения П. Лор( = 1,5. . .Ь, ДсорС = «= 8.. .22 дня при всех . возможных нриродно-производственных условиях.

ОПТИМИЗАЦИЯ 0БШКГ0 ПОТРЕБНОГО КОЛИЧЕСТВА ЧАЕСБОРОЧНЫХ СРЕДСТВ

(второй уровень) Решение задачи может осуществляться как в масштабе отдельного хозяйства, так и целого региона.- Предварительно вся площадь чайной плантации при весенней шпалерной подрезке разделяется на ГП участков-требований в соответствии с равенством

Л>Р„/р<и, (9)

■ где Яп - плотадь плантации,- га; И-ш ■• - площадь участка-требования, на которой проводится шпалерная подрезка за один день, га. поскольку кы- в, /дюрс. (ю)

ТО ГЛ. а Д С.С.Ц

Определяется также потребное количество цодрезочных средств

тг), (11)

где Wш - производительность подвеэочного средства, га/ч;~|ды -* продолжительность рабочего дня подреэчикоь, ч.

Полученные описанным способом участки-требования через ДеоК дней начинают последовательно подходить к оптимальной г.бсрочно?1 фазе, образуя соответствующий поток требований. Из-за влияния мнотест-

«Г1

; Щ

\

\

Ср? А х"'

I Л

у I ^ I \

3

Рис.2

т.»,г

Ь

5 2 1

1

ва случайных факторов этот поток требований приобретает вероятностный' характер. Экспериментально доказано, что плотность распределения этого потека с достаточной точностью списывается законом Пуассона и может рассматриваться как простейший в соответствии с равенством

Ra)

Ш кЧ

-At

(12)

где P*(t) - вероятность поступления "к" участков -требований за промежуток времени t ; А - плотность потока требований,1/день.

Потребное количество чаесборочных средств на данном ятапе целесообразно определять в условных единицах, как указано ранее.Критерий оптимальности при зтом соответствует минимуму суммы потерь от взаимного ожидания требований и чаесборочных средств ,

Сmn : ( ftiM U.14 П «ч + ПТо* Fiu Lí tYwu. Llm ) "" ITILQ. f (13)

где Orrm. - сумма потерь, ру5/день; Poiя - вероятность или доля Времени простоя сборочного средства; Плч - количество условных чаесборочных средств; Li-i - средняя урожайность чайного листа при одном сборе, кг/га; (По* - количество ожидающих участков-требований;V«u -доля иены чайного листа Цч1 , теряемая за один день задержки со сбором, 1/день.

Численные значения R>i* и/По* в функции fíiy определяются методами терии массового обслуживания (ТМО). Поскольку требования на сбор чайного листа исходят от одного и того же количества участков ГЛ. , то имеет место замкнутая CMQ с ожиданием, принципиальная схема функционирования которой предотавлена на рис.3.

Пагон

( I i

б&ОО^О^..

Опь*

Очередь Сборочное cfedcric

0!сляхгнны*

Рис.а.

Ъг.п услориыв чаесборочные средства на данном отапр равлиятри-

га^тся как едино« цело* с суммарной производительность?)

Wr«í П.1Ч W.t ,

где\Л/с! - производительность одного условного сборщика, га/ч.

Целесообразно в условиях нестабильных цен вместо (13) перейти к эквивалентному относительному критерию

Сти = тР — ПгСа.. -• (14)

Ц ш

• • Интенсивность обслуживания в СМО определяется из равенства

_ ЕсБ=а1ч\Л/«^ТАс/Р1и, (15)

где 1с5 - средняя продолжительность обслуживания одного требования, дни;"1дс - продолжительность рабочего дня, ч.

Для определения Рсчл иГЛо* в функции П.1ч методами ТМО пфлуче-ны равенства

Ро^ч = 1/С1+т^т(гп-1и+...+ т([Г1-1)...1с>Г'Л, (16)

А

пгь* = т-(1-Ро^)(т) ^ (г/)

д^пм^ " ТйшТь ' <18)

На основании (14...18) численным решением определяется оптимальное количество условных чаесборочных средств ПлчоРЬ в зависимости от плошапи обслуживаемо^ чайной плантации рпосг .

Полученные по такой методике результаты оптимизации для усредненного колхоза Аджарии приведены на рис.4 приРо = 142 га,-,Дсор1 = '= 11 дней.вм - 13 га.М/м = 0,0054 га/ч,Тдс = 8 ч.

Оптимальному режиму работы'соответствуют:Г11юР1 , = 252; Рошорг =. = 0,127;ГПлю1>г = 2,14 приАпягорг = 32,00 простаивающих условных . .чаесборочных средствах. Применительно ко всем возможным условиям сбора чайного листа в Грузии и в Краснодарском крае по. результатам многовариантных расчетов на ЭВМ построена номограмма, по-которой с учетом значений Би , 04 , Ча , можно оперативно выб-. ратьГК^орС , а также соответствующее количество сборщиков П.к>и для ручного сбора, ручных аппаратов 0-1ор1 и са^охо.днух машин Г1.1ор1 .

Доли использования ручного труда .4*1' , Личных, аппаратов Ч"^ и самоходных машин Чл определяются условиями работы в-хозяйстве.

Стп 102

101

100

99

стп/

\ l\tу од

1 \Htvo * - пи»

тот

г,&. .50

250 ¿40 ¿50 260 270 /7/у

1,6

ЛуусИГ

40

Ж-30

.20 .

Рис.4. Результаты оптимизации потребного количества условных чаесборочных средств для -среднего колхоза.

ОПТИМИЗАЦИЯ ПОТРЕБНОГО КОЛИЧЕСТВА ЧАЕСБОРОЧНЫХ СРЕДСТВ ПО ВИДАМ

(третий уровень) Данная задача является продолжением предыдущей и заключается в определении по критерию (14) оптимального количества чаесборочных,-средств по всем трем видам: Пи:«; - сборщиков для ручного сбора; П-ьсрг - ручных аппаратов для полумеханизированного сбора;П*<?ре -самоходных машин для механизированного сбора в соответствии о равенствами ■ ' п орх = Ч^Лша- ЪПисц .419)

100

Пгвн' 100 Ilm *

(£0)

;(?Д)

10 о а m . ,

гдя П»ч1 , П.1«1 . fliHi - количество условных сборников, .которое заменяется сборочным средством данного вила; , :,

доли соответствующих чаесборочных средстр в обиам еоегвве, Ч.

ОПТИМИЗАЦИЯ П0ТРЕВН0Г0 КОЛИЧЕСТВ* ШЕСВ0Р0ЧННХ СРЕЛСГВ . ' В ПРКЯШХ ЗВЕНА ИЛИ ВРИГАЛН (четг»ртый умвень). •

Самостоятельное рассмотрение данного рояеорч bm.ie«ho те«, что * чаеводческих хозяйствах Груз/и и Ксасн^'ассксго нтля йт.кг«д>"1* {-"геа

организации труда является основной. Естественно, что в современных условиях возможно также образование производственных единиц типа арендного или семейного подряда,Оптимальное потребное количество чаесборочных оредств ГЦЬл .Пг&п ,Г1»&>Р1 в звене или бригаде в зависимости от площади чайной плантации Рп5оп также определяется п° Критерию (14) в соответствии с предыдущей методикой.

ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИОННОЙ ФОРМЫ'РАБОТЫ ■ ЧАЕСБОРОЧНЫХ БРИГАД И ЗВЕНЬЕВ (пятый уровень) '

Процеоо сбора чайного листа на участках-требованкйх соответствующими средствами авена или бригады рассматривается как функционирование замкнутой СМО о ожиданием. Работа чаесборочных средств при этом может быть организована по одной из трех возможных схем: без взаимопомощи, когда каждое сборочное средство обслуживает одно требование площадью Рш ; с частичной взаимопомощью, когда одно требование может обслуживаться одним, двумя и большим количеством сборочных средств, но только не всеми; о полной взаимопомощью, когда'допускаются любые варианты обслуживания от использования каждого сборочного средства на отдельном участке до работы всех чаесборочных средств на одном участке. Первые два варианта при этом можно рассматривать- как чаотные случаи.Принципиальная схема функционирования СМО для общего случая работы с полной взаимопомощью показана на рис.5.

Рио.5. Принципиальная схема функционирования .СМО при полной взаимопомощи между чаесборочными средствами.

Организационная форма работы бригады или звена псежде всего от-

ражается на производительности труда, поэтому в качестве критерия оптимальности выбран максимум производительности, что эквивалентно наибольшей пропускной способности соответствующей СМО по количеству требований ( 1/день)

[}пса—-max, (гг)

Пси прочих равных условиях выбирается та форма организации труда, при которой (|пс5 больше. Критерий оптимальности для. первого варианта работы (бе.? взаимопомощи) примет вид ^ ■

J^ncS = План --max, • (23)

Среднее количество занятых чаесборочных средств П.»».н при этом определяется из равенстт'а

v-o

Я-

р а /гу паЦ*_+ £_JHU!_

при К. -1 /U k j(rn_h}), ¿nu n^nifm^}! J ,

* i ШЪ

¿= -4- , jU , M= -

AC

где По* - количество простаивающих (ожидающих) чаесборочных средств; Ро - вероятность отсутствия требовании в системе.

Во втором случав (с частичной взаимопомощью) все П. чавобороч-ныв средства объединяются в отдельный группы, наименьшее число которых определяется в виде — — '

2* ТЕГ' ' 1 '<*>:'■.

где По - наибольшее допустимое число чаесборочных средств, участвующих в обслуживании одного требования.

Для сравнения пропускных способностей достаточно выбрать упрощенный олучай., когда По и -постоянны. Обслуживание каждого требования пои этом осуществляется одним и тем же количеством чаесборочных средств По П . Система аналогтшд прелндушей, если е (24)-принять П. = при интенсивности обслуживания

Третий случай (при полной взаимопомощи) характеризуется тем,что , при наличии в системе ГП к П. требований возможны любые варианты обслуживания. Из этого множества для простоты сравнения по критерию (23) можно выбрать вариант работы по принципу "все как один" с интенсивностью обслуживания JМ , определяемой из (26) при fio - П

. Сравнив полученные описанным способом значения CjncS" для всех трех вариантов, выбирается в качестве оптимальной та форма организации трудаФорор! , при которой (|псУ больше. .

В частности,при практических расчетах получено CjncSi = 0,668, Onefii в 0,762, CJncí» = 0,813 1/день. Доли простаивающих чаесборочных средств при этом составляют соответственно 4*0*1 = 35,6, Чо**. = с 26,6, 1-Pmc.i = 21,6%. Из этих результатов следует, что наиболее эффективной является работа бригады или звена при полной взаимопомощи между чаесборочными средствами, поскольку при этом производительность больше на 21,7%, количество простаивающих чаесборочных средств также меньше на 14* по сравнению с вавиантом работы без взаимопомощи.

ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМА РАБОТЫ С.БОРОЧНО-ТРАНСПОРТНОГО ЗВЕНА (тестой уровень)

От каждого из Iba чаесборочных средств звена на ПоПП поступает поток требований в виде заполненных чайным листом емкостей (корзин, бункеров и т.д.) с плотностью

Ас£.= 4/tuc (27)

где^и«- - средняя продолжительность полного цикла заполнения и доставки на ПоПП (включая время обратного холостого хода) чаесборочной емкости, ч.

Упрощенно численное значение A ti -можно определить также с уче-, том вместимости чаесборочной емкости Qc (кг) и производительности W,. (кг/ч) чаесборочного средства в виде

А с L - Wc /Ос . . (28)

Экспериментально доказано, что этот поток также можно рассматривать как простейший или пуяссоновский в соответствии с (12). Из таких потоков на ПоПП формируется поток требовании для транспортных средств с плотностью

Л Qh КГ '

где им - грузоподъемность транспортного средства, кг; k'г -коэффициент использования грузоподъемности.

Интенсивнооть обслуживания ятих требований каждым транопор^тгм агрегатом определяется из равенства

ß-t/Ur. ; jC30)

Средняя продолжительность цикла транспортного агрегата t-^т (ч) при этом определяется в виде функции ■

{мт-/(0н,£р. V, Wnc, trM.t.,} (31) ,

от грузоподъемности Qh , расстояния перевозки Cr , скорости транспортного агрегата ■ V i' производительности погрузочного Wnt> и разгрузочного Wpa» средств, а также потерь времени на устранение : неисправностей и по организационным причинам tru и top

■ Взаимосвязанное функционирование чаесборочного звена, ПоП11 и транспортных средотв также можно рассматривать как СМО. При этом с точки зрения ОНО следует различать два возможных варианта работы ПоПП - без приемщика чайного листа и 1 приемщиком. Первый вариант работы применяется, например при использовании чаесборочных оредств rio принципу единого наряда. При этом имеет,место разомкнутая СМО с ожиданием при ограниченной длине очереди, определяемой вместимость?! ПоПЙ по количеству требований ГП. , в соответствии с равенством, '

где Fnn - полезная площадь ПоПП, м^; Кß - допустимая толгаина слоя чайного листа при хранении, м; рп - средняя плотность укладкйиай--. нога листа на ПоПП, кг/м3. . •• •} »'. ' ■

После заполнения дайного ПоПП вновь поступившие требования переправляются на другой ПоПП, то есть покивают рассматриваемую СМО; ^ ■ Соответствующая принципиальная схема функционирования СМО покя-г зана на рис.б, В качество основного'критерия ресурсосбережения при-', нят минимум суммы затрат из-за взаимного ожидания требований на ПоПП и транспортных средотв при отсутствии требований ■ • .

Urn"

(п в* Иг "♦ГПо* Ои«гVauЦц)тАп — mIа,.\ (33)

Где Cm - суммарные потери из-зя взаимного ожидания, руб;По*.'.-ерчднее количество проятаипаппих транссортныт.опедотв.из-за отсутствия требований на ПоПП; Ur -"стоимость.одного часа просто«, wö/ч;; fTW - среднее количество ожидаюиих на ПоПП требований;.

Q Кг '. -

масса чайного лиотя; еоотмтетйуютая одному трябочаниг, кг; • т доля массы чайного листа, теряемая за' 1 ч ожидания; - прыгал-

Поток тнХ^лмий

ОООО

Ъанспчгни* *——' СИ* г/о. '

' — О ОПсяжьннш*

110

СИ °21

юо

п

Рис.6.' Принципиальная охена функционирования разомкнутой ОНО

■ с ожиданивы и ограниченной длиной очереди при работе ПоПП без приемщика.

жительность рабочего дня на ПоПП, ч. . . , ■

■ ' Для удобства и стабильности результатов расчетов целесообразно перейти ?с вквивалентному относительному критерию

/СТдпЦт)—-лги п. . . (34)

Численные значения П»* и Ше* опрелвллютсл методами ТМО в

-кг р-1- ■■:■;•■ 'г

, г' I а. - I

при тш* л- '4: * • • ¿7 > Ш * 1т*/

■ ¿4 • V- А

(36)

' • ■ а

■Где В» — вероятность простоя всех транспортных средств из-за отоут <?твия требований на ПоПП.

., Н(» оснбвании (34,35,36) с учетом значений Д и из (29',30, 31) чиоленным решением определяются оптимальные количественные соотг»

ношения между чаесборочными (\звоН и транспортными fticpt средствами в эвене, включая потребную полезную площадь Fnnopt ПОПП.

В качестве Еажного показателя функционирования СМО можно определить также вероятность безотказной работы ПоПП по формуле

- ' Га-4m - - ; *

JWi-Po^i-, Wï

где ригц - вероятность отказа из-за заполнения ПоПП.

Для обеспечения высокого качества чайного листа необходимо контролировать также время ожидания требований на ПоПП to* , а .также Общую продолжительность пребывания требований в системе £ eue • Для определения которых получены соответствующие зависимости. Выполнено также упрощенное решение для небольших бригад и звеньев при одном обслуживающем транспортном средстве.

Решение для случая работы ПоПП с приемщиком принципиально отличается от рассмотренного тем, что возможно образование очереди самих чаесборочных средств перед приемщиком. При этом операции приема на ■ ПоПП чайного листа, его хранения и последуюгаей транспортировки рассматривается как две взаимосвязанные СМО. Первая СМО в составе Пъй сборочных средств и приемщика,как исполнительного звена, аналогична той, которая представлена на рис.'З. Справедливы и полученные при этом эввйсимости^подразумевая под обслуживающим звеном приемщика.

В результате работы этой СМО формируется на ПоПП поток требований, обслуживаемый трансппп'тннми средствами. Схема функционирования соответствующей СМО будет аналогична рис.6. Вудут справедливы и полученные ранее для этой СМО решения.

Моделирование работы сборочно-транспортного -звена по критерию (34) удобнее осуществить применительно к одному гранспортнбму средству, так как получаемые при этом результаты могут быть затем распространены на любое количество чаесброчных и транспортных средств.

Результаты одного такого варианта оптимизации представлены на-рис.7 при расстоянии перевозки чайного листа £р = 4 км грузовым ав-томибилем ГАЭ-САЗ-53Б (Q^r » 1000 кг) _и производительности одного сборшика VJc = 3,5 кг/ч. Минимум потерь Cm =Стпт>л имеет место при оптимальном числе сборщиков в звене f\i»opi. =» 68. Показано на рис.7 также изменение в функции ГЬ» вероятности простоя автомобиля Ро : и количества ожидающих на ПоПП требований (По*.

Результаты подобных многовяриантных расчетов по критерию (34) представлены в диссертации в виде таблицы значений количества сбор-

Ста 0,862

0,656 0,654

4 а4мм -

так

Сгп

-1- 1 "звс? t Ро

/Пакт 6 0,05..0^0

ЦМ.Срб

орз.ля

о,аг10,6В

60 64 68 72 ?6 Пи

Рио.7. Результаты оптимизации режима работы оборонно- • транспоотного звена при одно* транспортном средстве и расстоянии перевозки чайного листа 4 км. ',

щиков в звене П. , вмеетиности Оппо»! и полезной площади ГшмлЧ ПоПП для всего возможного диапазона изменения расстояния перевозки . чайного листа Ср =» ?..,.20 км и дневной производительности одного , сборщика =. 14...80 кг. Урожайность чайного листа учитывается р

Мед , поэтому отдельно не рассматривается. Для любого другого вве-на или. хозяйства с числом сборщиков Плв потребное количество Тра^о1 портных средств П.торг определяется путем деления П.»» на Гкзвор-Ь..,'

Если пни этом Пюп ¿: 0,5, то одно транспортное' средство буд^т обслуживать два и более звеньев. При полумеханизированном или механизированном сборе оптимальное потребное количество ручных аппаратов' или самоходных мапин определяется путем деления Пд»ор1 на То коли- ; честно сборщиков, которое в данных условия? может заменить ооответот; вушпее чаесборочное средство. . " '"

ОПТИИИ.'ШИЯ РШМА РА КОТЫ ПЕРИФЕРИЙНОГО ПРИЕМНОГО ПУНКТА -ч . . (госстой-вспомогательный уровень)

и На ПеПП через случайные промежутки времени из обслуживаемых ХО-лл#етв пркбыряпт тпанспор-^че средства с чайнмм листом. Этот поток Армируется из простейших потоков, образуемых чаесборочными ервдства-поэтому в соответствии с ТЖ) его. также можно считать простейшим

А =4 /1 тп, ^ (38)

г®» - сгсвчий птю»»«жуток .»»ърмрн* м»зсду *о*ентами прибытия ;

транспортных средств на ПеПП, ч.

Процесс обслуживания требований-порций чайного листа, доставляемых на ПеПП отдельными транспортными средствами, соответствует двухфазной разомкнутой СМО с ожиданием, принципиальная схема функционирования которой предсФавлена на рис.8.

Оче/>*дь i Погох TftSoSamO О О О ООО ООО—|

-^ооо

О О

Саза -~-о о— 9аза

1 ОО г

О&лухгнные rpesoiQMua

ООО

Рис. 8.

Обслуживание в первой.фаза складывается из операций разгрузки чайного листа, определения его качества и расппеделения ровным слоем в помещении ПеПП. Интенсивность зтого обслуживания получим в виде

рв, (39).'

где'Ьрь - средняя пподолжительность обслуживания требования, 1/ч.

Вторая фаза обслуживания включает погрузку чайного листа на транспортные средства после определенного периода хранения и его перевозку на чайную фабрику. Интенсивность обслуживания составит •

J^z-íl^/tu-xí

(40)

где Я та - количество транспортных средств, обслуживающих ПеПП; Бчтг - средняя продолжительность полного цикла погрузки, движения до чайной Фалтжки, разгрузки и обратного холостого хода транспортного агрегата, ч.

В качестве критерия оптимальности принят минимум потерь от возможных простоев самого ПеПП из-за отсутствия сырья, транспортных средств в-обеих фазах, а также ухудшения качества чайного листа в "процессе хранения в соответствии с равенством

Пт« (и.и + (Зи^пУчи! пгиоОичЦгЛ^Ц^

■+ ГЬгоЦп Чпп U,

rain.

(41)

где С 1,1 ~ суммарные потери, руб/ч; Плю , П-тю - количество простаивающих (ожидающих и обслуживаемых) в первой и второй фазах транспортных средств; Цц ,Цт1. - стоимость одного часа простоя транс-

портных средств, работающих соответственно в первой и второй фазах, руб/ч;ГГЬо - количество требований во второй фазе (ожидавших и обслуживаемых) ; \иш , Уииг - доли цены чайного листа, теряемые за • один час ожидания в первой и второй фазах, 1/ч; Цч - сдаточная цена чайного листа, руб/кг; Члп - доля времени простоя ПеПП; Цпп -стоимость одного часа простоя ПеПИ, руб/ч.

Целесообразно и в данном случае перейти к относительным затратам в виде — , .

С^См/ип. (42)

Методами ТМО для Плчо , ПЛго , Пт»о , М7пп получено

П»«» = сЬ /(1-Л, ) приоЬ/-!, (43! ,

ПЪо = о1г/^-о(0 при скг/--{} (44)

Пу*о = П тгС^Х^-сШГ (45)

Чпп^П-ои^-оМ , (46)

где Ж г. - Х/УНг. .

Значение Цпп можно выразить в функции от полезной площади Вше

ПеПП

Цпп= Я Рппв ) • (471

_ После этого на основании (42...47) численным решением при С*.г = = С^гпна определяются: оптимальное потребное количество транспортных средств Птюр1 в .зависимости от расстояния перевозки сырья на ПЧФ; оптимальна* рместимость ПеПП Опгдоь и соответствующая полезная площадь Гг. пес К ; размеры плотадок для приема Вк>ор1 и отправки Гетогь транспортных средств.

Полученные по критерию (42) результаты оптимизации параметров и режима работы ПеПП представлены на рис.9 на примере усредненных ус-лоркй Аджарии: площадь обслуживаемой плантации рпе « 90 га; урожайность Ц » 97 ДО кг/га; расстояние до чайной фабрики Егц = 5 км.

. Опткмяльнгч'г/ режиму работы р указанных условиях соответствуют: лва г*узорых автомобиля ГАЗ-СЛ-'-ЪЗВ -ГЬюгч =» 2; оптимальная полезная плопигь ПеПП - Рппесгч. » 41,7 м^ при вместимости Q^l«вPt » 695 кг.

Лначемия ^гугрт показателей работы СМО в оптимальном режиме можно «ы*гатк по рис.9. Г<нзч»чия Кпчогг и.Опесгг приведены в диссертации хля идменени» Врч = 2...9 км.

0,1 ..(¡¿.1

П\20 ъ .

Птг

Рис.9. Результаты оптимизации режима работы ПеПП.

Представленные на рис.9 показатели работы ПеПП пшвед<зны в (41).

ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМА 'ВЗАИМОСВЯЗАННОЙ РАБОТЫ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРИЕМНОГО ПУНКТА И ЧАЙНОЙ ФАБРИКИ (седьмой уровень) .

Экспериментальными исследованиями доказано, что на ЦеПП при ПЧФ поступает из хозяйств зоны обслуживания простейший поток требований в'виде груженых чайным листом транспортных средств по аналогии с ПеПП. Плотность этого потока в зависимости от характера решаемой задачи определяется по одной из формул .

, (48) А= - , (49)

гпч<ъ т . дйТгчпгн!

где (1и - срепняя грузоподъемность транспортного средства, кг; Игс-коэффициент использования грузоподъемности; ГП ч 4. - масса чайного листа, соответствующая, одному тоебовянию, кг; 1-т - средняя продолжительность интервала между моментами прибытия транспортных средств на ПеПП, ч; Ячп - плотаадь обслуживаемой чайной плантации, га; Ц.' -•средняя урожайность чайного листа за.год, ,кг/га; ТУч - продолжительность рабочего дня, ч..

Обслуживание каждого транспортного средства осуществляется в два.этйпа. Сначала на ПеПП производится взвешивание и определяется сортность чайного листа. Второй этап обслуживания заключается в выгрузке сырья на приемный транспортер ПЧФ и в последующем.выполнении •всех технологических операций приготовления черного байхового чая.

При этом перед приемным транспортером не допускается наличие двух и более транспортных средств. Описанный участок технологического процесса с позиций ТМО можно рассматривать- как двухфазную СМО при невозможности образования очегеди перед второй фазой.Соответствующая принципиальная схема функционирования такой СМО представлена на рис.10. , ' ,

Рис. 10.

Интенсивности обслуживания требований в указанных фазах определяются из равенств

1= JLmiLn. (so) ¡иг= ПиуеМп^ (51)

m 4i 7 J rau

где Пип , flwent - пропускные способности соответственно ИеПП h ПЧФ по оывому чайному листу, кг/ч; knn , kmpc. - соответствующие коэффициенты использования пропускных способностей.

Коли в момент завершения обслуживания очередного требования в первой фазе предшествующее транспортное средство еще не закончило " разгрузку сырья у приемного транспортера ПЧФ, то-до завершения разг-гупки обслуживание в первой фазе прекращается - происходит блокировка первой фяаы. Исходя ил этого, в качестве важнейшего критерия опт» ипльности на данном этапе принят максимум вероятности бесперебойной сч"отч системы Pi -—-max , что эквивалентно.наибольгаей производн-.тч.гьчоети ПЧФ —*-fl\ft)(. Методами ТМО для Р* и \АЛрч получен! выпяхпнм

Ро--1- P*,i = i-dU, )—-max (52) l* fi*dt '

W^^ps—-may, (ft3)

гд* f>--Ji<\j*i; dii-Л/-^»;

Рр.,1 - вероятность блокировки первой фазы.

Лля практических расчетов удобнее пользоваться эквивалентным критерием оптимальности в виде

\Мф*=\М<рч/Л=Ре—-тах. (54)

На основании (52, 54) определяются оптимальные пропускные способности НеПП Пнпом и Г1ЧФ Пнфсм. в зависимости .от общей площади обслуживаемых чайных плантаций Япорь . В качестве комплексного.параметра . ПЧФ определялась также относительная пропускная способность

Пнфс=-А^/Л = ПИ<РСНП"РС/т-иА), (55)

которая характеризует соотношение между пропускной способностью ПЧФ Т1иа>с. и плотностью А' потока требований. По-результатам_расчетов на основании (52,54,55) на рис.41 построены зависмости от Пнфс основных показателей работы ПЧФ №фч и У/фч /Пнфс при £ =1 (пропускные способности НеПП и ПЧФ равны) и £ =2 (пропускная способ-т ность НеПП больше в два раза)-. Оптимальному режиму работы соответствуют £ = 1 и Пифс<гп= 1,43.

'Из этих результатов следует,' что наибольшая производительность системы имеет место приравенстве пропускных способностей НеПП и ПЧФ, Между интенсивностью обслуживания ПЧФ и плотностью потока тре-

бований- Л при отом должно соблюпатЬся оптимальное соотношение.

/7\)о,>Ь ' = 1,43 . (56)/

На основании (56) получено дпугое важное оптимальное соотношение

-1.«тгг

Нчп г Д, С 1РЧ

между пропускной способностью ПЧФ Пфс. (кг/ч) и площадью обслуживаемых плантаций (га) с учетом урожайности и (кг/га), а также продолжительности сезона сбора чайного листа Дс (дни) и рабочего дня Трч (ч). Лля удобства решения практических задач предложено также компромиссное решение; схема которого на рис.11 показана щтриховнми линиями.'Например, при отклонении от С\А/фч /ПитсУта* на 0,05 (на 5%) в сторону уменьшения Получим прирост относительно^ производительности ПЧФ УУфч ' на 21,66% при компромиссном значении Пн<г>ч!= - 1,87. При ятом вместо (57) получим компромиссное соотношение

ЛЕ£! = 1,87 -Учр . (58)

Рчп Дс ГрЦ

В пределах диапазона, определяемого равенствами (57, 50), можно учесть практически любые возможные значения природно-птгаизводственннх факторов при обосновании требуемой пропускной способности ПЧФ.

На основании (57, 58)- в диссертации построена номограмма, позволяющая оперативно определять значения П<р«ор1 иП<рей при всех возможных значениях площади плантаций рчп = О...1600 га и урожайности чайного листа Ц. = (2...14) 10э кг/га.

Рассмотренные семь уровней оптимизаций обеспечивают комплексное решение задач ресурсосберегающего использования средств для сбора,-транспортировки и первичной переработки чайного листа. При этом в соответствующих математических моделях используются усредненные показатели надежности соответствующих технических средств.

Алл дальнейшего улучшения показателей ресурсосбережения технических средств для сбора, транспортировки и переработки чайного листа в качестве сопряженных задач разработаны также методы повышения их надежности непосредственно в производственных условиях.

ОПТ^ИПАНИЯ (ЖТ.УЫ ТО И УСТРАНЕНИЯ "ТЕХНИЧЕСКИХ НЕИСПРАВНОСТЕЙ • • ЧАЕСП0Р0ЧНЧХ И ТРАНСПОРТНЫХ СрЕЛСТВ

£ чажяом хозяйстве, бригаде или явене имеется ограниченное количество чч»^г>1>пцну* и трччтогтны* средств, от каждого из кптпгых ис-*пякт пяток на тртничтко* оАслухивяни«1 (ТО) и на ус*рчне-

мре гт«^"!». Р&^ечт'тч»»»«»« у*язч«ние потоку как пмсейгаие, Судут

: иметь место две самостоятельно функционирующие СМО замкнутого типа с ожиданием, методы исследования которых идентичны. В связи с этим ниже они рассматриваются как одна система обслуживания с плотностью потока требований Л и интенсивностью обслуживания M

. Обычно в пределах бригады или авена используется одно средство обслуживания, поэтому схема функционирования СМО будет аналогична рис.3. Критерий оптимальности соответствует минимуму потерь от взаимного ожидания обслуживаемых и обслуживающих средств

Ьтп. ~ (R>U си + m о* LU)—»-/nia, (59)

где Ста - суммарные потери, руб/ч; Ро - вероятность простоя обслуживающего средства;ГПок - среднее количество ожидаюших обслуживания чаесборочных или транспортных средств; Lien , Цм - соответствующие стоимости простоя, руб/ч.

Решение по аналогии_с (14) осуществляется на базе эквивалентного критерия . Ста= Слт/Цьм-(60)

Значения Ро и |Т\а* также определяются по аналогии с (16,17). Выразив .Л' в функции радиуса обслуживания В ne . можно определить по критерию (60) оптимальные сочетания Ene и количества обслуживаемых чаесборочных или транспортных средств ITLopt . Полученные таким образом результаты оптимизации можно распространить на любое количество обслуживающих и обслуживаемых средств.

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЧАЕСБОРОЧНЫХ-И ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ МЕТОДАМИ ОПТИМАЛЬНОГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ

Решение залачи осуществляется в двух основных вариантах. В первом варианте в пределах одного звена или бригады определяется потребное количество резервных узлов для отдельных чаесборочных или транспортных средств. Во втором варианте рассчитывается оптимальная пот- ■ ребность в полнокомплектных узлах для всего парка обслуживаемых агре-'гатов.

Каждый обслуживаемым агрегат при первом варианте решения рассматривается состоящим из ограниченного числа последовательно соединенных укрупненных узлов' (двигатель, трансмиссия, чаесборочный аппарат и т.д.). Для удобства решения вводится условный узел, средняя наработка на«отказ которого tonde равна средневзвешенной наработке рассматриваемых узлов. Средняя наработка на отказ всего агрегата при птом составит т

1/ОГЦ- toTRc/пг . (61)

Плотность потока требовании /1 vi интенсивность обслуживания ■ у!-' определяются из равенств

A=d/toТй, ' JW : 1 /tpeм ? (62)

где Ьреи -средняя продолжительность ремонта отказавшего узла одним ' рабочим, ч. при обшем количестве узлов, равном ГЛ.

Поток требований исходит от ограниченного количества узлов одного агрегата (TL , поэтому, имеет место замкнутая CW0 с ожиданием

Задача заключается в определении оптимального количества резервных узлов Поpt и ремонтных рабочих CoPt таким образом, чтобы суммарные • потери от простоев были минимальными

+riMn* + ClXe + Co*Uee*-PT-Uii—mi a. (es)

En.e In.г

где Cs - суммарные потери от простоев, руб/ч; П- , С - количество резервных узлов и ремонтных рабочих; U,n. - ценя резервного узла, руб; Н'п.с - срок службы узла, лет; Tñ.r - годовая загрузка угла, ч; fix - количество хранящихся резервных узлов; ULiv-x - стоимость хранения резервного узла, руб/ч; Це - затраты на содержание одного ремонтного рабочего, руб/ч;Lo* - количество простаивающих ра--^очих из-за отсутствия требований; Рогк - вероятность простоя (отказа) обслуживаемого аграгятя из-за отсутствия резервных узлов; : т> Lia. - потери от простоя пгвегата, руб/ч,.

Принципиальная схема функционирования СМО аналогична рис.5, если кахдое требование обслуживается одним рабочим (работа без взаимопомощи).' С учетом ограниченных сроков хранения и транспортировки чайного листа в качество самостоятельного критерия оптимальности использован также максимум вероятности безотказной работы чаесборочного или транспортного агрегата в соответствии с равенством

i <-

Ч

(¿p.fi) lo,*-- i-\rijéíi^j^---max. (64)

После oriw»деления оптимального количества условных резервных уэ-лпр flüft * вемон'лшх прочих Cert по критериям (63, 64) ряг.г.читы-г.<я»т?я 41-мр г^легмгнх узлоч каждого вйлч нв основании равенства

Rim.-' ílert MUl , <fi5>

г»ппмл1>!> t - го w» в ©«•г.гм их количестве.

Результаты расчетов по критерию (64) приведены на рис.12 для самоходных чаесборочных машин "Сакартвело" при одном (с = 1) и двух (с = 2) ремонтных рабочих. Достаточно высокий уровень безотказной работы Ркот»; = 0,985 достигается пои трех .( П. =3) резервных узлах и двух (С =2) ремонтных рабочих, Естественно, с учетом дефицита ремонтных рабочих или резервных узлов возможны и другие рациональные варианты решения. По значению П. = 3 из (65) определяется потребность в резервных узлах каждого вида. Аналогичным образом решается задача для транспортных агрегатов.

Р

'SOTH

ЦР

0,8 Q?

Q6

1 г. з 4 5 6 п

Рис. 12. Зависимости вероятности безотказной работы чаесборочной машины "Сакартвело" от числа резервных узлов П. и ремонтных рабочих С '

При втором папианте решения рассматриваемой задачи предполагается, что в хозяйстве имеется ГП однотипных чаесборочных или транспортных средств, на каждом из которых установлен один узел данного вида (двигатель, коробка передач и т.д.). Эти узлы случайным образом выходят из строя и для'их замены требуется П резервных узлов каждого вида. Для восстановления неисправных узлов имеется С рабочих. Критерий оптимальности'запишется по аналогии с (63)подставив вместо fti* количество ожидающих ремонта агрегатов ГПож из-за отсутствия резервных узлов. После подстановки в критерий оптимальности значений fl* , Со*> , lYlo* определяется потребное оптимальное ко-

у"

f

личество ремонтных рабочих Copt и резервных узлов Hopt для всего-парка ГП. чаесборочных или транспортных агрегатов. Подобное решение выполняется для каждой марки машин.

При оперативных рачетах в качестве самостоятельного критерия эффективности может быть использован также минимум коэффициента простоя чаесборочных или транспортных средств '

.Нп,= -^f —»" mía. (66)

Значение ГП-о*определяется с учетом

d^/^mUoJU, _ (б?).

где tu - средний промежуток времени между отказами, 4;"t*oe_ - продолжительность восстановления одного узла, ч.

Зависимости fím от числа резервных узлов П и d представ-'

Из полученных результатов следует, что коэффициент простоя fc)m можно уиеныгить за счет увеличения количества резервных узлов П. , или умлньпянмя (к . В каждом конкретном случае выбирается наиболее э-'М'лктивнцЯ вариант реягчия. В диссертации в табличной форме приведены ."»нвчгнк.ч ^т. для диапазонов изурн^ния с^ = 0,1.. .1,0 и П. =• • Ö...4-TTPK С » 1 * ГЛ. « 10. Ногуч'пиные г»зультаты применимы и к ■ ч^еНорлччк*. * к ттлнгсогтннм чгхугатач. При »том могут быть р-асгрос

транены на любое количество агрегатов указанные результаты.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОЙ РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ ПЕРВИЧНЫХ ЧАЙНЫХ

ФАБРИК

Технологическая линия приготовления черного байхового чая на ПЧФ включает машины для завяливания, скручивания, сушки, сортирования, купажа и утруски перед упаковкой. Методы обеспечения надежной работы этих машин в научном плане принципиально не отличаются от рассмотренных выше применительно к чаесборочным и транспортным средствам.

При о0основании системы ТО и устранения отказов задача заключается в определении оптимального количества ГХорг обслуживающих звеньев мастеров наладчиков для обслуживания всех ГЛ. машин технологи^ чеокой линии приготовления чая. Выход из' строя какой-либо одной машины ведет к остановке всей'технологической линии, потери от которой многократно превышают возможные потери от простоя звеньев мастеров-наладчиков из-за отсутствия требований на обслуживание.

В связи с этим вместо (59, 60) в качестве критерия оптимальности может быть принят минимум времени пребывания каждой обслуживаемой машины в системе

Тсие= п^т^, —т.Iа, сев)

гдеГПо* > ЛПоБсл - количество ожидающих и обслуживаемых требований;

Л ■ - плотность потока требований от каждой машины линми из ПТ. машин, 1/4.

Значения (Пс-^ж^ГЦ'Хмн ^ и ГПо&и^^к» (П^мч^ыражаются для .замкнутой СМО с ожиданием в функции количества обслуживающих звеньев

П. и числа мастеров-налапчиков 2мн в каждом звене. После этого • из (68) численным решением определяются оптимальные значения Порь и Хмнорг . Рассмотренные выше два: варианта решения задачи повышения надежности чяеобпочных и транспортных средств методами резервирования применимы и к оборудованию ПЧФ. •

При первом варианте решения.технологическую линию приготовления чая рассматриваем состоящим из ГЛ. последовательно сбединенных машин. После введения условной машины последующее решение осуществляется по формулам (63, 64, 65), подразумевая, под П количество условных резервных машин, а под Ь - количество ремонтных звеньев.

Аналогичным образом решается .задача резервирования узлов для каждой отдельной машины. Второй вариант решёния применим к резервированию отдельных машин технологических линий группы однотипных чай-

ных фабрик цолого региона.

По методу скользящего резервирования для роллерного участка ПЧФ разработана также методика оперативного определения потребного количества резервных роллеров. В качестве критерия оптимальности при этом выбран максимум продолжительности работы каждого роллера до от-казаТот»н—ГПОХ, когда его невозможно заменить резервным, который уже использован. Для расчетаТот*< использованы упрошенные выражения 3 (А*

тегл ~ ч , ^ , при ГО. = 1 , (69)

т л, П-Ы1^ Г А; ,7т

где ГП. - число резервных роллеров; П. - число роже ров в технологической линии;

На основании (69, -70) в диссертации построена номограмма для всего возможного диапазона изменения с( = 20...140 и/ТЬ ^ 1..Э.

Установлено при этом, что увеличение количества роллеров скользящего резерва приводит к резкому росту Тстк* . Например, при сЖ. -

-бит =1 г

ог»и = 5000 ц, при ГТ\. = получено То т 1 = 34500 ч.

Из полученных в диссертации результатов исследования следует, ' что предлагаемый многоуровневый системный подход обеспечивает комплексное решение проблемы ресурсосберегающего использования средств для сбора, транспортировки и первичной переработки чайного листа.

В диссертации изложены конкретные рекомендации по практическому применению основных результатов исследования.

Путем сложения результатов ресурсосбережения на всех основных уровнях установлено, что суммарный годовой экономический эффект в ценах 1990 г. составит 1691,52 руб/га при одновременном рооте производительности чаесборочных средств на 28,4% и чайных фабрик на 21,66%.

0ПП»К ШВОМ

3. О.^ор, тг-чигпорткловчп и первичная переработка чайного листа ■ялглгтгя маибплее рчкнмч!?' ортчш'ями в обшей технологии -производства чайной ггогукции. Нги г«том на долю сОова чайного листа приходится до о'';г!'т гг>уля и ^сличая час-ь финансовых расходов. В связи

* Г'«огя"пткч г^сур-оеге.регпгних методов использования средств

г.г» р!Ч>го». тчн^пертиро'ч'и к гегвично^ переработки чайного листа я»-

ритг^й важное научное у практическое

2. В условиях Грузии 30,2% чайных плантаций имеют угол склона 10...20° и.29,5% - более 20°. В связи с этим только 10% чайного листа собирается самоходными машинами, 20% - ручными аппаратами и 70% -ручным способом. Из чайных плантаций. Краснодарского края только 3% пригодно для механизированной обработки. Из этих данных следует необходимость обоснования оптимальной потребности во всех видах чаесборочных средств, включая самоходные машины типа "Сакартвело", ручные аппараты и сборщиков для ручного сбора.

3. Предложен многоуровневый системный метод, позволяющий по взаимосвязанным критериям ресурсосбережения на базе теории массового обслуживания обосновать: оптимальную сборочную Фазу и периодичность сбора чайного листа; потребность в подрезочннх и чаесборочных сред- ; ствах всех видов; оптимальный состав сборочно-транспортных бригад и звеньев, а также эффективные формы организации труда; оптимальные ' параметры и режимы работы полевых и периферийных приемных■пунктов; оптимальные пропускные способности и режимы работы центрального приемного пункта и первичной чайной фабрики.

4. Предложен аналитический метод определения оптимальной сборочной фазы развития чайных флешей по количеству листьев, обеспечивающий максимум денежной выручки чт реализации сырья. При этом установлена параболическая зависимость массы срываемой чайной флеши от количества листьев П л . Оптимальнне значения (Хлорп и соответствующей периодичности сбораДссрЬ.в зависимости от природно-производственных условий изменяются в диапазонах ПлорЬ = 2. . .4,Дсср1 = В...22 дня.

5. Формируемые в соответствии о оптимальной сборочной фазой участки чайной плантации при весенней шпалерной и выравнивающей, подрезках образуют, вероятностный пуассоновский поток требований на сбор чайного'листа. Работу чаесборочных средств при этом предложено рассматривать как систему массового обслуживания, на основе.исследования

.которой1по критерию минимума'затрат от взаимного ожидания '. ' -

требований и чаесборочных средств 'установлены оптимальные количественные соотношения между" ними.'.При всех реально.возможных значениях площади чайных плантаций'хозяйства в диапазоне до 400 га получены оптимальные диапазоны-потребности в чаесборочных средствах всех видов: до 1600 сборшиков для ручного 'сбора; до 600 ручных аппаратов для 'полумеханизированного сбора; до 60 самоходных машин типа "Сакар-твело" для механизированной "сбора.- Предложена, номограмма для опреде-

ления в зависимости от условий работы оптимальных пропорций между всеми вилами чаесборочных средств в диапазоне 0...10М.

6. Рассматривая работу чаесборочного звена или бригады как систему массового обслуживания, установлено, что наиболее эффективной формой организации труда является работа сборочных средств с полной взаимопомощью. Определено при атом, в зависимости от условий работы, что потребное количеотво сборшиков может изменяться в диапазоне ГЬвс(>к= 13... 150.Соответствующая полезная плошадь и вместимость Оппогъ полевого приемного пункта звена или бригады изменяются в диапазонах Втор* = 13,6. ..39,В ы^.йппарЬ = 273,6.. .795,6 кг.В пределах указанных диапазонов определены все возможные оптимальные сочетания ГЬ»о(Ч .Втоя .ОпрорЪ и количества транспортных средств П. юн в. диапазоне расстояний до чайной фабрики Ври = 2»..20 км, которые обеспечивают минимум потерь от возможного ожидания участков чайной плантации, а +акже чаесборочных и транспортных средств.

7. Методами теории массового обслуживания для периферийных прием ных пунктов в зависимости от возможных расстояний до чайной фабрики

в диапазоне■2...10 км установлены оптимальные пределы изменения полезной Рлп40р1 = 33...60 м2 и общей плотадиРппсоЕй! = 50...90 а также соответствуете вместимости Оппеорг= 520...1000 кг, обеспечивающие минимум суммы потерь от простоев самого пункта из-за отсутствия сырья и ожидания разгружаемых и грузящихся транспортных средств.

8. Моделированием взаимосвязанной работы центрального приемного пункта и первичной чайной фабрики как двухфазной системы массового обслуживания установлено, что наиболее аффйктивно они функционируют при равенстве их пропускных способностей. В виде номограммы определены воя возможные оптимальные сочетания плошали обслуживаемых чайных плантаций в диапазоне до 1600 га и потребной пропускной способности пункта и чайной фабрики до. 6 т/ч при урожайностлх чайного листа

2.. .14 т/га.

Установлено, что с позиций ресурсосбережения наиболее эффективным для ни£°*ной рчботы чаесборочных маиич "Оакартвело" является регтаирлвание полнокомплектных узлов. Количественная потребность в таких узллх в рагчет» нч одну малину изменяется * диапазоне 0,16... 0.Р0, ¡'Ла н,ч*ло/»е мипряж»нного роллегчого участка чайной фабрики уг»пнм1.»»но, что г.«д *? гол.лрров. расположенных.по наиболее распгос-»рчмгмн;4*. т»»н.1ллг1«и»с«;о!!1 гчрмв и^лр^ооп-газмо скользяпее рв-

10. Практическое применение результатов исследования обеспечивает: прирост сбора чайного листа на 20%; сокращение потребности'в сборшиках на 0,33 чел/га; увеличение производительности чаесборочных средств на 28,4% и чайных фабрик на 21,66%; расчетный годовой экономический эффект 1691,52 руб/га в ценах 1990 года.

Основное содержание диооертаций опубликовано в следующих работах.

1.Оптимизация состава и режимов работы средств для сбора, транспортировки и первичной переработки чайного листа (монография). -М.: Колос, 1995. - 132 с. (соавторы A.A. Зангиев, О.П. Андреев).

2.- A.c. ^положительное решение).

Системный способ определения ресурсосберегающих параметров и режимов работы средств для сбора, транспортировки и первичной переработки чайного листа / A.A. Зангиев, О.Н. Лидманидзе, В.А. Самсонов.

3. A.c. (положительное решение).

Способ определения конструктивных и эксплуатационных параметров и энергетических показателей^сельскохозяйственных агрегатов /A.A. Зангиев, В.А. Самсонов, О.Н. Лидманидзе

4. A.c. (положительное реиение).

Способ управления режимом рабочего хода сельскохозяйственных агрегатов с переменной шириной захвата /A.A. Зангиев, В.А. Самсонов, О.Н. Лидманидзе. . . '

5. Оптимизация состава уборочно-транспортного звена при сборе чайного листа. Сб. научных трудов МГАУ, М., 1995. с. 43-54.

6. О повышение эффективности использования средств уборки, транспортировки и переработки чайного листа.: Сб. научных трудов МГАУ,

М., 1993.'-с. 74-80. ■ ' ' .

7. Повышение эффективности использования технических средств. '• сбора, транспортировки и переработки чайного листа. Научный отчет Per. V 81093987.-Мгау, 1994. - 88 с. (соавторы A.A. Зангиев, О.П. Андреев).

8. A.C. (положительное решение).Способ определения мощности и массы трактора для сельскохозяйственных агрегатов (А.А.Зангиев, В.А.Самсонов, О.Н.Дидманидзе).

9. Производительность и экономичность агрегатов повышается.

. Сельское хозяйство России, М., 19S4, hb 10., с.49-54.( Соавтор Зангиев АА.).

• 10. Оптимизация ширины захвата рабочей машины при агрегатировании с разными тракторами.

Механизация и электрофикация сельского хозяйства, М., 1985.. N& 7.,с. 15-17.(Соавтор Зангиев А.А).

11. Инженерные методы оперативного выбора оптимальных эксплуатационных параметров и режимов работы МТА.

Тезисы докладов на всесоюзной конференции , г.Анасеули, 1985, с. 300-305.

12. Эффектвно использовать новые энергонасыщенные тракторы.

Техника в сельском хозяйстве, М., 1985, с. 27-28.( Соавтор Зангиев А.А ).

13. Научно-обоснованные рекомендации по эффективному использованию тяговых, тягово-приводных и трансиортно-технологическнх агрегатов.

В книге "Вузовская наука производству", М., 1988, с. 122-124.

14. Агрегаты с изменяемой шириной захвата.

Техника в сельском хозяйстве, М, 1986 , № 10, с.47-49.( Соавтор Зангиев

A.A.).

15. Выбор ресурсосберегающих технологии возделывания сельскохозяйственных культур. '

Сборник научных трудов МГАУ. М.. 1994, с.5б-59.( Соавтор Зангнев A.A.)