Аналитический метод обоснования структуры и характеристик автоматизированных ремонтных средств транспортных средств

Автоматизированные ремонтные средства играют важную роль в обеспечении качества и эффективности технического обслуживания и ремонта транспортных средств. Данные средства помогают ускорить процесс технического обслуживания и ремонта, также уменьшить вероятность ошибки при проведении диагностирования, позволяющие повысить безопасность и надежность транспортных средств. В условиях появления нового оборудования и программного обеспечения отсутствие единых требований к автоматизированным ремонтным средствам, а также создавае- мой структуры и характеристик автоматизированных ремонтных средств автоматических систем приводит к необходимости научного обоснования и создания методологических подходов инновационных технических и технологических решений обеспечения снижения затрат в процессах построения элементов технической эксплуатации транспортных систем в условиях изменений количественных, качественных и структурных параметров.

Выбор верной структуры и характеристик автоматизированных ремонтных средств является достаточно сложной задачей, которая требует аналитического подхода и создание методики формирования стоимостных зависимостей на создание и функционирование ремонтных средств транспортных средств, которая позволит произвести оценку затрат на ее создание и функционирование, а также сформировать целевую функцию. После формирования целевой функции необходимо применить алгоритм решения оптимизационной задачи [1,2].

С ф_Мй — стоимость ремонтно-эвакуационных (транспортных) средств и -го типа.

Суммарная стоимость выполняемых ремонтных работ определяется выражением

^ СВР 2 v _T^v        Spy       /'ЭЛ

^Срем = ^ ^“ РУ^рем! ^Срем£ '   ⁽³⁾

h=1 v=1

Основная часть

Для решения задачи обоснования структуры и характеристик автоматизированных ремонтных средств транспортных средств S необходимо сформировать функцию стоимости ее реализации и функционирования. Суммарная стоимость ремонтных средств транспортных средств С определяется производственными затратами на формирование ремонтных органов (РО) автотранспортного предприятия (АТП) на различных уровнях автоматизации технической эксплуатации, соответствующих затрат на выполнение ремонтных и транспортных работ, а также затрат, связанных с транспортировкой ремонтных органов

где    С^РУ^ - средняя стоимость часа функци онирования ремонтного подразделения v-го типа

автоматизации.

Стоимость транспортировки образцов

транспортных средств и ремонтных органов определяется по формуле

^Стран   ^СперемРСМТ + ^СтранТС ,

С =

^Сформ РО + ^Срем + ^Стран ,

где С форм ро - стоимость формирования РО АТП; С рем — стоимость выполняемых ремонтных работ; С тран — стоимость транспортировки (перемещения) средств ремонтных органов АТП.

Для расчета составляющих выражения (1) используются методики, полученные в работах [3,4]. Суммарная стоимость формирования ремонтных органов АТП определяется выражением

вида

^ свр 2  /      /^СР

С ф_Орм_го =22(^вч2

h=1 v=1 \\к=1

, мспец .-.спец

+ " PУhv^СPУhv

X

+ ^2 ФийСфий и=1/

n v C^v ^ СРкП ^ СРкП

где

С перемРСМТ и С^тс- соответственно сто-

имость перемещения ремонтного средства мобильного типа (РСМТ) в ходе выполнения ре-

монта в эксплуатационных условиях и стоимость транспортировки транспортных средств на ремонтный орган АТП.

Стоимость перемещения РСМТ в ходе выполнения ремонта в эксплуатационных условиях определяется выражением

^ СВР ^ РПМТ

^СперемРСМТ    22^ передмй1^Спередвй! '    ⁽⁵⁾

h=i i=i

где С передв^^ - стоимость одного километра перемещения РСМТ из состава РО h -го уровня в ходе выполнения ремонта по i -й заявке;

5 _передмй1 - расстояние между РО h -го уровня, пройденное РСМТ в ходе выполнения ремонта по i -й заявке;

^ Мпмт - количество заявок, распределённых РСМТ для выполнения ремонта.

Стоимость транспортировки средств в ремонт определяется выражением

^ СВР ^ РОАТП

^СтранТС =22^С^ Тем^ ,  (6)

h=i i=i

где    МСркп — количество средств ремонта к-го типа на ремонтном участке РУ v-го типа h-го уровня автоматизации;

С сРкк — стоимость средств ремонта к -го типа v-го типа автоматизации;

^Р^Ц — количество ремонтников в РУ v-го типа h -го уровня автоматизации;

г спец

СРу^ - усреднённая стоимость подготовки специалиста-ремонтника;

Ф _м^ - количество ремонтно-эвакуационных (транспортных) средств и -го типа в РО h -го уровня автоматизации;

где С тр^^ - стоимость одного километра транспортировки средства ТС в ремонтное орган АТП (РОАТП) h -го уровня по i -й заявке;

У трм^ - расстояние между РО h -го уровня, и местонахождением объекта ремонта по i -й заявке;

^ РОАТП - количество заявок, распределённых в РОАТП для выполнения ремонта;

1 ремМ - количество образцов средств ТС, направляемых для ремонта в РОАТП h -го уровня по i -й заявке [5,6].

Таким образом, функция затрат на создание и функционирование системы S (1) с учетом

(2) – (6) примет вид

^Н СВР 2  /       / ^K CP

‘-ESHS h=1 у=1 \    \к=1

^ свр 2

d у т^врп _гв_т ^{+ 2 2} ° РУП⁷рем5^Срем5

П=1 у=1 ^ СВР ^ РОАТП

м ^v C^v

“ СРк^СРкП

\    U         \ спец -спец

⁺ ^ РУПу ^bpyhv ⁺ / Ф иП Ч фиП

M=2         /

^ СВР ^ РПМТ

+           передмП передвП

П=1 i=1

+

22 St^hAhJ^

П=1  i=1

Таблица 1 - Исходные данные для обоснования системы S

№ п/п	Наименование параметра	Ед. изм	Обозначение
Множество характеристик пространственного построения комплекса средств Z ;
1.	Вид транспортной коммуникации		β
2.	Расстояния между эксплуатирующими средствами, довольствующими и ремонтными органами при использовании транспортной коммуникации β -го вида	км	S^
3.	Скорость передвижения по транспортной коммуникации β -го вида	км/ч	vp
Множество объектов комплекса средств V
Подмножество состава комплекса средств J V
4.	Тип образца средства, находящегося комплекса		i
5.	Количество образцов средств i -го типа в комплексе		J i
Множество технических характеристик средств Х 1
Подмножество характеристик подвижности образцов средств X 14
6.	Вид транспорта		z
7.	Типы транспортировочных средств		U
8.	Количество транспортировочных средств		Ф u
Множество эксплуатационно-технических характеристик средств Х 2
Подмножество характеристик надежности образцов средств X 21
9.	Количество номенклатур РЭ, требующих ремонта в образце средства	шт.	Ψ
10.	Количество РЭ каждой номенклатуры в образце, подлежащих ремонту	шт.	zi,
11.	Параметр потока заявок на ремонт в(стационарных) условиях	ед/ч	п Мэ , (П РЭ )
Подмножество технологических характеристик работ с образцами средств X 22
12.	Количество ремонтных операций в цикле технологического потока		R
13.	Средняя трудоемкость r -й ремонтной операции	чел.ч	t r
14.	Код занятости		IZ РСМТЬ Лзан
15.	Время свертывания (развертывания)	ч	,сверт /,развх СРУ   (ГРУ   )
16.	Период планирования ремонта	ч	Т П
17.	Среднее время предварительной дефектации принимаемого в ремонт образца	ч	t пр деф j
18.	Среднее время административных затрат, связанных с приемом техники в ремонт	ч	t адм
19.	Среднее время погрузки (выгрузки)		t погр j ( t выгр j )
20.	Среднее время демонтажа (монтажа) образца при транспортировании		t демонт j ( t монт j )
Подмножество стоимостных характеристик ремонта средств X 23
21.	Стоимость средств ремонта k -го типа в РУ ν-го типа автоматизации	руб	у LCPA-h
22.	Усреднённая стоимость подготовки специалиста-ремонтника	руб	Р спец СРУПг
23.	Стоимость ремонтно-эвакуационных (транспортных) средств u -го типа	руб	С фиП
24.	Средняя стоимость часа функционирования ремонтного участка АТП ν -го типа автоматизации	руб	г Рр П ^ рем2
25.	Стоимость одного километра перемещения (мобильного типа) из состава РО /г-го уровня автоматизации	руб	с ь и передел
26.	Стоимость одного километра транспортировки образца в РО /-го уровня автоматизации	руб	с ь.. и mpni

Таблица 2 – Совокупность оптимизируемых переменных системы S

№ п/п	Обозначение переменной	Принадлежность к множеству	Наименование переменной
1.	Н свр	Q	количество уровней распределения ремонтных органов (РО)
2.	v	G	типы каналов ремонта в РО
3.	v B РП h	Q	количество ремонтных подразделений v -го типа в составе РО h -го уровня автоматизации
4.	τ РП	G	среднее время выполнения ремонтных операций в РП v -го типа автоматизации
5.	спец N РП v	Q	количество специалистов-ремонтников в каждом РП v -го типа автоматизации

Q S – показатели структуры системы S ;

G S – показатели характеристик системы S .

Полученные зависимости используются при формировании целевой функции и в совокупности с функциями ограничений позволяют решить научную задачу обоснования структуры и характеристик ремонтных средств транспортных средств. Вид целевой функции может быть представлен следующим образом

^   min

QccaQs,GseaGs

Исходные данные для решения задачи обоснования структуры и характеристик системы войскового ремонта представлены в таблицах 1 и 2.

Диапазоны изменения оптимизируемых переменных составляют

• 1    < ^ < HCBp, v = {1,2}, 1 < ВрД < Bpyhmax, тРУтт < ТРУ < ^РУтах,1 < ^РУу < ^РУутах

С учетом (1) целевая функция будет иметь вид

^ СВР 2  /       (^КСР

^С = ^{Д Д (} ^ ^у У ^{й ( Д} ^ СРкДСРк^ £=1 у=1 у     \к=1

\   и         \

рпецГрпец

⁺ " РУ^у^СРУЙу ⁺ / ^Фи£^Сфи£

М=2         /

^СВР 2                      ^СВР ^мПМТ у Т5рп Врп

⁺ / Д ° РУй^Урем5^Срем5 ⁺ Д /,

£=1 у=1                  £=1 i=1

^ СВР ^ РОАТП

ь

■^передмй^передв^

⁺ ^  ^ ^-тр^мЬЛ^СтрП1 1 ремМ ^        miSpy    спец,

£=1  i=1                             й, ^у ,Й Ру ,Т Ру ЕГ р_ем^У₁ ,«р у_р^Ц

Задача решается при ограничениях

7(0) - М[/ требрем (^ 53 , О] + М[/ рем ((6 ₅ , G _S )|X,Z, t)] /о ^Т б ^С щ (^)

^ ТГ =

где

К ТГ

отношение числа технически ис- правных по запасу ресурса образцов к общему числу образцов в комплексе средств в рассматриваемый момент времени

^ тг_Треб - требуемое значение показателя результативности функционирования системы S ;

• / ТГ - количество технически исправных по запасу ресурса образцов средств;

  /Тбщ — общее количество образцов средств в комплексе.

Анализ оптимизационной задачи (9, 10) показывает, что целевая функция и часть ограничений являются нелинейными функциями N оптимизируемых переменных. Это обстоятельство свидетельствует о том, что ее решение может быть получено на основе методов нелинейного программирования с нелинейными ограничени- ями. Особенностью оптимизационной задачи является тот факт, что составляющее ^^Р^ второго слагаемого целевой функции (9), являющееся, в свою очередь, функцией оптимизируемой переменной Тру , рассчитывается алгоритмически. Также невозможно выразить в аналитическом виде функцию ограничений (10). Значения КТГ получаются алгоритмически в ходе моделирования процессов функционирования системы ремонта S. В известной литературе [7, 8, 9] при анализе подобных задач показано, что общего подхода к их решению не существует и в каждом конкретном случае метод их решения выбирается исходя из анализа на ограниченность области допустимых решений, совместимость ограничений, существования приемлемого решения, выпуклость целевой функции и единственности решения.

В задаче (9, 10) оптимизируемые переменные имеют определенные диапазоны изменений при заданных значениях других переменных, что заведомо предопределяет ограниченность области допустимых решений. Это означает, что решение задачи заключено в конечном N -мерном пространстве, ограниченном диапазонами изменения оптимизируемых переменных [10, 11].

Функция ограничений (10) задается алгоритмически, и это не позволяет провести строгую проверку ее на выпуклость. Однако из физических соображений ясно, что она монотонна для каждого из оптимизируемых параметров при фиксированных значениях остальных [12, 13].

Выводы

• 1.    Получены стоимостные зависимости на создание и функционирование ремонтных средств, которые используются при формировании целевой функции и в совокупности с функциями ограничений позволяют решить научную задачу обоснования структуры и характеристик автоматизированных ремонтных средств транспортных средств.

• 2.    Наиболее приемлемым способом решения задачи обоснования структуры и характеристик автоматизированных ремонтных средств транспортных средств является метод прямого поиска, предполагающий вычисление значений целевой функции с последующей их проверкой на удовлетворение ограничениям. Среди методов прямого поиска с учетом размерности задачи, вида целевой функции и функций ограничений наиболее целесообразным будет метод Хука-Дживса, модифицированный для учета ограничений.