Методы определения надежности организационно-технологических решений при строительстве и реконструкции железных дорог с позиций системотехники тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.11, кандидат технических наук Морозов, Денис Вадимович

• Морозов, Денис Вадимович
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Морозов, Денис Вадимович

Введение.

1. Анализ существующих методов выработки организационно-технологических решений с определением их надежности при строительстве и реконструкции железных дорог.

1.1. Применяемые в железнодорожном строительстве технологические процессы с позиций системотехники.

1.2. Системный подход к изучению системотехнических особенностей комплекса работ по сооружению верхнего строения пути.

1.3. Организационно-технологическая надежность строительных систем и ее определение.

1.3.1. Надежность технологических систем.

1.3.2. Надежность строительных систем.

2. Системотехнические особенности технологических процессов и исследование их влияния на надежность организационно-технологического решения при строительстве и реконструкции железных дорог.

2.1. Элементарные модули технологических процессов и объединение их на основе комбинаторно-графовых моделей.

2.2. Устойчивость функционирования технологических систем.

2.3. Методика определения значения организационно-технологической надежности.

2.3.1. Случайные значения продолжительности работ.

2.3.2. Надежность комплекса работ по сооружению верхнего строения пути.

2.4. Модели функционирования склада.

3. Реализация полученных результатов исследования для анализа и выбора организационно-технологических решений.

3.1. Числовое значение надежности комплекса по сооружению верхнего строения пути.

3.2. Формирование кластеров технологических процессов комплекса по сооружению верхнего строения пути.

3.3. Влияние местоположения приобъектного склада на надежность комплекса работ по сооружению верхнего строения пути.

4. Применение методики формирования кластеров работ повышенной надежности при сооружении железнодорожной линии от станции Новая

Чара до станции Чина.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы определения надежности организационно-технологических решений при строительстве и реконструкции железных дорог с позиций системотехники»

Условия экономики и развитие научно-технического прогресса требуют особого внимания к вопросу надежности в отрасли строительного производства. Это диктуется развивающейся конкуренцией на рынке услуг транспортного строительства и сложившимся геополитическим положением России, а также появлением новых строительных машин и средств механизации, новых технологий.

В современных экономических условиях к продолжительности строительства предъявляются жесткие требования; уже недостаточно иметь большой практический опыт и хорошую инженерную интуицию. Эффективные и обоснованные решения могут быть приняты только на основе вариантного проектирования и на основе научных методов получения организационно-технологических решений.

В соответствии с принятым законом Российской Федерации «О техническом регулировании» [11], вновь разрабатываемые СНиП, СП и другие нормативные документы носят рекомендательный характер. В них определяются только минимально необходимые основные требования к потребительским свойствам объектов и сооружений железной дороги и устанавливаются общие правила принятия проектных, организационно-технологических решений, обеспечивающих достижения этих свойств в процессе проектирования и строительства и их сохранения в период эксплуатации и утилизации после выработки ресурса.

Принятие конкретных решений в производственной ситуации возлагается на строительные организации, в связи с чем они должны располагать инструментом обоснованного выбора надежных организационно-технологических решений.

Таким образом, в деятельности строительных организаций одними из решающих факторов являются надежность и технический уровень принимаемых организационно-технологических решений.

Вопрос надежности организационно-технологического решения в существующих условиях транспортного строительства является системотехническим, так как строительство носит сложный системный вероятностный характер. Выбор организационно-технологических решений, применяемых в настоящее время, не всегда позволяет гарантированно ликвидировать вероятностные отклонения в ходе строительства и обеспечить выполнение поставленных задач. Это происходит из-за недоиспользования методов системотехники, отсутствия учета системотехнических особенностей транспортного строительства, что подтверждает актуальность исследования.

Целью исследования является разработка методики определения влияния системотехнических особенностей организационно-технологических процессов на надежность применяемых при строительстве и реконструкции железных дорог организационно-технологических решений с целью формирования кластеров работ повышенной надежности.

Для ее достижения необходимо решить следующие задачи:

1. Выполнить анализ существующих методик принятия организационно-технологических решений и определения их надежности при строительстве и реконструкции железных дорог;

2. Разработать на основе системного подхода методику сведения организационно-технологических процессов в неразличимые по надежности группы;

3. Разработать программное обеспечение для реализации моделирования организационно-технологических процессов сооружения и реконструкции железных дорог с определением их надежности для формирования на основе комбинаторно-графовых моделей кластеров равнонадежных процессов.

Методика исследования основана на использовании приемов математического моделирования вычислительных экспериментов на модели, научных положений организации строительного производств, системном подходе, теории надежности и математической статистики.

Научная новизна состоит в учете системотехнических особенностей технологических процессов при анализе организационно-технических решений и формировании по данному признаку кластеров технологических процессов.

Практическая значимость результатов состоит в формировании методики учета системотехнических особенностей технологических процессов при определении надежности принимаемых при строительстве и реконструкции железных дорог организационно-технологических решений.

Пользователями могут являться проектные и научно-исследовательские организации МПС РФ, осуществляющие научное сопровождение строительства и реконструкции железных дорог, строительные организации МПС РФ и корпорации «Трансстрой». Внедрение разработок при строительстве и реконструкции железных дорог позволяет решить важную задачу повышения эксплуатационной надежности железных дорог за счет учета системотехнических особенностей такой сложной системы как «железнодорожное строительство».

Апробация работы: Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на IV научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте»

2001 г.), конференциях «Неделя науки» (2002, 2003 г.г.), а также как содоклад при обсуждении проблемы «Надежность организационно-технологических решений» на постоянно действующем научном семинаре «Надежность и качество функционирования систем» РАН и Международной академии наук высшей школы. 20.02.03 (рук. Дружинин Г.В.)

Основные результаты исследований по диссертации изложены в печатных работах и отчетах по фундаментальным и поисковым НИР МИИТа (темы: 4.9 Программы 19.1.17/274р/01 и 1.21 Программы 19.10.00)

Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, основных выводов по диссертации, списка использованных источников 102, приложений. Работа содержит 127 страниц машинописного текста, 31 иллюстрацию, 10 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей», Морозов, Денис Вадимович

Общие выводы по диссертации:

1 В ходе исследования выполнен анализ подходов к решению задачи обеспечения надежности организационно-технологических решений. В современных исследованиях не полностью учтены системотехнические особенности комплекса работ по сооружению верхнего строения железных железнодорожного пути. Именно учет системотехнических особенностей позволяет достоверно определять параметры надежности.

2 Модель технологического процесса сооружения верхнего строения рассмотрена с учетом влияния транспортной составляющей. Рассчитаны несколько вариантов организационно-технологического решения в зависимости от места нахождения складов, определены параметры надежности для принятых вариантов решений. Выявлена взаимосвязь между надежностью и плечом транспортировки материалов: с увеличением плеча уменьшается значение надежности.

3 Предложена вероятностная модель функционирования приобъектных складов, выполняющих роль буфера при компенсации неравномерности поставок материалов, изделий, конструкций и их элементов к месту монтажа рельсошпальной решетки.

4 Произведено сопоставление надежностей вариантов технологических процессов путем сравнения коэффициентов вариации для соответствующих технологических процессов выборок продолжительностей критических путей, на основании чего сформированы кластеры технологических процессов с близкими значениями коэффициентов вариации.

5 Анализ топологий вариантов критического пути и сочетаний продолжительностей составляющих его работ показал, что надежность организационно-технологического процесса выше, то есть величина случайных колебаний продолжительности критического пути меньше в том случае, если критический путь состоит из работ с ш разными среднеквадратическими отклонениями. Напротив, близкие среднеквадратические отклонения продолжительностей работ, лежащих на критическом пути, ведут к снижению надежности технологического процесса. Таким образом, предложен принцип формирования комплексных технологических процессов повышенной надежности, что представляет основную научную и практическую ценность настоящей работы.

6 Установлено наличие двух тенденций, которые определяют существование оптимального положения промежуточного склада звеньев рельсошпальной решетки. Первая тенденция определяется увеличением надежности процесса монтажа рельсошпальной решетки и соответствующим повышением надежности комплексного технологического процесса сооружения верхнего строения пути при приближении склада к «голове» укладки. Вторая тенденция состоит в снижении надежности комплексного технологического процесса при приближении склада звеньев к «голове» укладки из-за увеличения влияния поездов, заполняющих склад звеньев, на движение рабочих и материальных поездов, обеспечивающих комплексный технологический процесс.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Морозов, Денис Вадимович, 2004 год

1. Спиридонов Э.С., Жинкин Г.Н., Луцкий С.Я. Строительство железных дорог: Учебник для вузов. М. Транспорт, 1995. - 208 с.

2. Гусаков А.А Системотехника строительства. М.: Стройиздат 1993 г.

3. Шепитько Т.В., Спиридонов Э.С. Выбор организационно-технологических решений при переустройстве железных дорог. 2000 г

4. Гусаков А.А. Системотехника строительства. Энцеклопедический словарь под ред. А.А. Гусакова. М. 1999 г.

5. Першин С.П. Железнодорожное строительство технология и механизация.

6. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных производственных систем.

7. Владимирский С.Р. Системотехника мостостроения: методология и практические приложения. СПб.: Питер, 1994. - 286 с.

8. Дружинин. Г.В. Анализ эрготехнических систем. 1984 г.

9. Спиридонов Э.С. Развитие транспортной сети и математические модели, и методы обоснования организационных и управленческих решений. М.: МИИТ, 1997 г.

10. Гусаков А.А. Организационно-технологическая надежность строительного производства. — М. Стройиздат, 1974 г. 252 с.

11. Федеральный закон РФ «О техническом регулировании» № 184 от 27 12 02.

12. Нейман А.О., Левин Д.В. Резервирование как средство повышения надежности железнодорожного строительства// ВИНИТИ РАН 1999 - № 10, с.2-8.

13. Нейман А.О., Шаульский Б.Ф., Левин Д.В. Ресурсосберегающий эффект строительного зонирвания в практике переустройства железнодорожных станций// ВИНИТИ РАН 2000 - № 2, с.2-19.

14. Строительство железных дорог: Учебник для средних специальных учебных заведений. В.П. Шурыгин, Н.Н. Вербитский, А.И. Лейтас, А.Н. Сессаревский, Б.И. Цвелодуб. Под ред. В.П. Шурыгина. -М.: Транспорт. 1979.

15. Шкляров А.Ф. Вопросы надежности при проектировании организации строительных работ. В сб. «Проблемы надежности в строительном проектировании», Свердловск, 1972.

16. Завадскас. Э-К.К. Системотехническая оценка технологических решений строительного производства. Ленинград.: Стройиздат. 1991 Г.-256 с.

17. Спиридонов Э.С. Совершенствование организации и управления строительством железнодорожной линии на основе комплексных вероятностных сетевых моделей. Труды МИИТ, вып. 691, 1981.

18. Балакин В.А. Совершенствование системы показателей плана и методов их обоснования. — Транспортное строительство, 1978, №3, с. 35-37.

19. Оганесов И.С., Соколов В.Г. Конечная товарная продукция в новом железнодорожном строительстве. — Транспортное строительство, 1979, №1, с. 36-39.

20. Киненко С.А. Информационная технология проектирования организации строительства производства. М.: РАН, НТО Системотехника и информатика, 1992.

21. Основные положения по разработке и применению систем сетевого планирования и управления. М., «Экономика», 1967.

22. В. Гнеденко, А.Я. Хинчин. Элементарное введение в теорию вероятности. М., Физматгиз, 1961.

23. А.А. Мешков. Об одном методе определения вероятностных характеристик сетевых моделей. В книге «Труды 1-ой Всесоюзной конференции по математическим методам в СПУ». Киев, 1967.

24. Длин A.M. Математическая статистика в технике. Советская наука», М., 1998 г., 466 с.

25. Маликов О.Б., Малкович А.Р. Склады промышленных предприятий. — Д.: «Машиностроение», 1989. 672 с.

26. Рыжиков Управление запасами. М.: 1999. - 344 с.

27. Технологическая карта.-М.: «ВПТИтранстрой», 1980 г. 15 с.

28. Технологическая карта. г. Вельск: «Оргтрансстрй», 1975 г. 15 с.

29. Рекомендации по выбору оптимальной технологии, организации и механизации работ по сооружению верхнего строения пути. М. 1990.-81 с.

30. Шепитько Т.В. Система и моделирование организации работ по сооружению верхнего строения пути при строительстве новой железнодорожной линии. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -М. 1984.

31. Евстигнеев В.А., Касьянов. В.Н. Теория графов

32. Кельчевский А.К., Хвостик Н.И. и др. Автоматизированная система управления инвестиционной деятельностью в МПС РФ. В кн. «Системы информационного обеспечения инфраструктурытранспортного строительства// Сб. науч. тр. Вып. 925. - М., 1999 -с. 78 - 80.

33. Нак И.В., Спиридонов Э.С., Гончарук А.С. Факторные методы расчета надежности транспортных объектов. // В сб. науч.трудов «Системы информационного обеспечения инфраструктуры транспортного строительства» М., МИИТ, вып. 925, 1999, с. 23.

34. Э.С. Спиридонов, И.В. Нак, Г.А. Голубева. Методы оценки надежности строительных систем. // В сб. науч.трудов «Системы информационного обеспечения инфраструктуры транспортного строительства» М., МИИТ, вып. 925, 1999, с. 91.

35. Спиридонов Э.С., Луговкин С.В., Нак И.В., Богдан А.Т. Показатели надежности// В сб. науч.трудов «Системы информационного обеспечения инфраструктуры транспортного строительства» М., МИИТ, вып. 925, 1999, с. 88.

36. Спиридонов Э.С., Шепитько Т.В. Надежность реализации организационно-технологических решений и ее определение на модели// В сб. науч.трудов «Системы информационного обеспечения инфраструктуры транспортного строительства» М., МИИТ, вып. 925, 1999, с. 51.

37. Спиридонов Э.С., Максимов А.В. Использование метода интегральных уравнений при определении надежности. Сборник научных трудов. М.: МИИТ, вып. 911.-1997 г.

38. Спиридонов Э.С. Проблематика надежности организации и регулирования деятельности предприятий железнодорожного строительства. М.: МИИТ, вып. 879, 1993. - с. 79 - 86.

39. Спиридонов Э.С., Кучеренко В.П. Модели оптимизации надежности при обсчете сроков планово-предупредительных замен по наработке детали. М.: МИИТ, вып. 881, 1993. - с. 146 — 158.

40. Спиридонов Э.С. Организационно-технологическая надежность железнодорожного строительства. В кн. «Информатизация в строительстве. Проблемы и решения»// Юбилейный сборник науч. тр. Вып. 901. М.: МИИТ, 1996. - с. 39 - 41.

41. Спиридонов Э.С., Нарусов Ю.Б. Вопросы надежности и качества ведения работ при строительстве железных дорог. Вопросы информатизации и надежности в управлении транспортным строительством // Сб. Научн. тр. М.: МИИТ, вып. 911.- 1997. 50 с

42. Технология строительного производства: Справочник/ Под ред. С .Я. Луцкого, С.С. Атаева М.: Высшая школа, 1991-384 с.

43. Мастаченко В.Н. Надежность моделирования структурных конструкций. Введение в теорию физического моделирования конструкций с учетом случайных явлений. М., Стройиздат, 1974 г. 84 с.

44. ГОСТ 27.004-85. Надежность в технике, системы технологические. Термины и определения.

45. Гавриленков А.В. Основы системотехники проектирования железных дорог на базе информатизации. В кн. «Информатизация в строительстве. Проблемы и решения»// Юбилейный сборник науч. тр. Вып. 901. М.: МИИТ, 1996. - с. 10 - 14.

46. Луцкий С.Я. Исследование и совершенствование методов сетевого планирования, управления и распределения ресурсов в ж.д. строительстве. Дисс. на соиск. уч. степ, к.т.н., М., 1967 г. 184 с.

47. Луцкий С.Я., Басин Е.В., Тайц В.Г. Организация строительства железнодорожного пути в сложных природных условиях. М.: Транспорт, 1992. - 288 с.

48. Луцкий С.Я., Басин Е.В., Ландсман А .Я. Техническое перевооружение строительного производства в условиях рынка./ Под ред. Луцкого С.Я. М.: Архитектура, 1995. - 198 с.

49. Луцкий С.Я., Штанько Б.Ж. Разработка автоматизированной системы подготовки производства в транспортном строительстве. В кн. «Информатизация в строительстве. Проблемы и решения»// Юбилейный сборник науч. тр. Вып. 901. М.: МИИТ, 1996. - с. 61 -64.

50. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К. и др. Математические методы в теории надежности. М., «Наука», 1965. 524 с.

51. Берг А.И. Кибернетика и надежность. М., «Знание», 1964.

52. Иванов М.И., Клыков М.С., Шалягин Г.Л. Анализ надежности календарных планов строительной организации. Труды МИИТ, вып.478, с. 11-16.

53. Шепитько Т.В., Морозов Д.В. Использование сетевого моделирования для определения надежности принимаемых решений. «Неделя науки 2002», М., МИИТ, 2002 г.

54. Шепитько Т.В., Морозов Д.В. О системотехническом характере проблемы надежности организационно-технологическогорешения. «Безопасность движения поездов»//Труды четвертой научно-практической конференции. М., МИИТ, 2003 г. III-33.

55. Морозов Д.В. О формировании кластеров равнонадежных работ «Безопасность движения поездов»//Труды четвертой научно-практической конференции. М., МИИТ, 2003 г. III-34

56. Призмазонов A.M., Спиридонов Э.С. Производство работ по сооружению железнодорожного земляного полотна.: Учеб. пособие./МГУ ПС (МИИТ), 1997 85 с.

57. Конюхов И.Н. Организационное регулирование взаимодействия железнодорожных строительных и транспортных подразделений при сооружении малых и средних мостов.- Дисс.к.т.н.: М., МИИТ, 1987.

58. Надежность технических систем: Справочник / Ю.К. Беляев, В.А. Богатырев, В.В Болотин и др./ под ред. И.А. Ушакова. М.: Радио и связь. - 1985. - 608 с.

59. СНиП 32-01-95. Железные дороги колеи 1520 мм / Минстрой России, ГП ЦПП, 1996. 20 с.

60. Единые нормы и расценки на строительные монтажные и ремонтно-строительные работы: ЕниР.Сб.16. Сооружение верхнего строения пути. Вып.1. Пути широкой колеи. — М.: Стройиздат, 1988. -280 с.

61. Руководство по технологии укладки и балластировки железнодорожного пути. ВНИИ транспортного строительства, М.: 1979.-212 с.

62. Руководство по составлению проектов организации строительства железных дорог / Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства. М.: ЦНИИС, 1988. - 188 с.

63. СНиП 4.02-91: 4.05-91. Сборники сметных норм и расценок на строительные работы. Сборник 28. Железные дороги / Госстрой СССР М.: Стройиздат, 1988. -240 с.

64. СП 81-01-94. Свод правил по определению стоимости строительства в составе предпроектной и проектно-сметной документации / Минстрой России. М.: ИНПА, 1995. - 104 с.

65. СНиП 4.02-91: 4.05-91. Сборники сметных норм и расценок на строительные работы. Общие положения по применению сметных норм и расценок на строительные работы / Госстрой СССР М.: Стройиздат, 1993. -32 с.

66. Методические рекомендации для разработки норм продолжительности строительства и задела в строительстве предприятий, зданий и сооружений / Госстрой СССР, ЦНИИОМТП. М. 1984. - 40 с.

67. СТН Ц-01-95. Железные дороги колеи 1520 мм / МПС РФ, М.: -1995.-87 с.

68. Методические рекомендации по проектированию этапного ввода новых железных дорог в эксплуатацию. / Всесоюзный науч,-исслед. институт трансп. стр-ва. М.: 1985. - 94 с.

69. Автоматизированное проектирование организации строительства железных дорог / С.П. Першин, М.И. Иванов, А.Ф. Акуратов и др. М.: Транспорт, 1991.-261 с.

70. Путевые машины. Учебн. для ВУЗов. Соломонов, Попович, Стефанов, Цигельный, Яковлева Транспорт, 1985, 375 с.

71. Исследование надежности сборочно-укладочного процесса и разработка предложений по ее повышению в условиях ж.д. строительства в Заполярной тундре. Д-ЗР-11-85/86: Отчет/ ВНИИ транспортного строительства. Рук. Темы Волков М.А. — М., 1986г. 103 с.

72. Шепитько Т.В., Гашков Б.В. и др. Рекомендации по технологии и организации укладки и балластировки пути при скоростном переустройстве станций и реконструкции железных дорог. М., ЦНИИС, 1989 г.

73. Вентцель Е.С. Исследование операций. М. «Советское радио», 1972,552 стр.

74. Бусленко Н.П. и др. Метод статистических испытаний (метод Монте-Карло). Под ред. Шрейдера Ю.А., М., Физматгиз, 1962.

75. Шкляров А.Ф. Надежность систем управления в строительстве. Л., Стройиздат (Ленингр. отд-ние), 1974. 96с.

76. Надежность технических систем: Справочник/ Ю.К. Беляев, В .А. Богатырев, В.В. Болотин и др./ Под ред. И.А. Ушакова. М.: Радио и связь. - 1985. - 608 с.

77. Гусаков А.А., Ильин Н.И. Методы совершенствования организационно-технической подготовки строительного производства. М.: Стройиздат, 1985 - 156с.

78. Жинкин Г.Н., Бабич В.В. Применение математических методов планирования железнодорожного строительства. М., « Транспорт», 1973, 168 с.

79. Выбор проектных решений в строительстве. Совместное издание СССР-ЧССР/А.А. Гусаков, Э.П. Григорьев и др. // Под ред. А.А. Гусакова. М.: Стройиздат, 1982. 268 с.

80. Бадьин Г.М., Завадскас Э.К., Пелдшус Ф.Ф. Игровое моделирование при подготовке строительного производства. — JL: ЛИСИ, 1989,-40 с.

81. Методические рекомендации по выбору оптимального варианта организации строительных работ при развитии станций. М. ЦНИИС, 1984.

82. Шепитько Т.В. Анализ связей при моделировании работы путеукладочного комплекса при строительстве железной дороги. Труды инст. инж. ж.-д. трасп., 1983 вып. 722, с.57 — 61.

83. Вентцель Е.С. Исследование операций. М., «Советское радио», 1972,552 стр.

84. Бусленко Н.П. и др. Метод статистических испытаний (метод Монте-Карло). Под ред. Шрейдера Ю.А., М., Физматгиз, 1962.

85. Инкин Н.И. Моделирование и автоматизированное проектирование организации балластировочно-выправочных работ на строительстве железных дорог : Дис.канд. техн. наук: 05.23.12 / МИИТ. М., 1983. -192 с.

86. Переселенков Г.С., Цернант А.А., Песов А.И., Шепитько Т.В. и др. Методические указания по строительству линейных сооружений Типография ЦНИИСа, 1995 г., 82 с.

87. Нейман А.О., Левин Д.В. Резервирование как средство повышения надежности железнодорожного строительства / ВИНИТИ РАН -1999 -№ Ю, с. 2- 17.

88. И.В. Нак. Методика принятия обоснованного управленческого решения. «Безопасность движения поездов»// Труды четвертой научно-практической конференции- М., МИИТ, 2003 г.

89. Призмазонов A.M., Шепитько Т.В., Нак И.В. Методика выбора обоснованного управленческого решения с учетом транспортного фактора. ВИНИТИ РАН, Транспорт, наука, техника, управление. Сб. обзорных статей, № 10.- М.: ВИНИТИ, 2003.

90. Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа. -М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1981.-488 с.

91. Бадьин Г.М., Завадскас Э.К., Пелдшус Ф.Ф. Игровое моделирование при подготовке строительного производства. Л.: ЛИСИ, 1989. - 40 с.

92. Астахов В.Н. Моделирование организации работ по переустройству промежуточных станций при строительстве вторых путей: Дис.канд. техн. наук. М., МИИТ, 1987 г.