Энергоресурсосберегающая методика проектирования структур транспортно складских систем промышленных предприятий

УДК 621.87

ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРУКТУР ТРАНСПОРТНО-СКЛАДСКИХ СИСТЕМ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

В.Ю. Анцев, А.Н. Шафорост

Рассматривается методика снижения энергетических затрат на промышленных предприятиях путем логистического планирования транспортно складских систем.

Ключевые слова: логистическое планирование, логистическая транспортная цепь, приведенные затраты, морфологический анализ, морфологический синтез.

Энергосберегающая политика является государственным приоритетом, определяющим энергетическую безопасность страны. Энергосбережение следует рассматривать как самостоятельный и крупный источник энергоснабжения всей страны. Под термином «энергосбережение» следует понимать комплекс правовых, организационных, научных, производственных, технических экономических мероприятий, направленных на эффективное использование энергетических ресурсов.

Решение задач энергосбережения на промышленном предприятии невозможно без разработки стратегии и направлений энергосбережения, решающих задачи внедрения систем контроля и учета энергоресурсов; развития собственных энергоисточников на предприятии; утилизации вторичных энергоресурсов; создание АСУ-энерго для минимизации энергозатрат; разработки режимов рационального энергопотребления; внедрения энергосберегающих технологий и оборудования.

Промышленное предприятие представляет собой логистическую транспортную цепь (ЛТЦ), состоящую из ряда звеньев, среди которых можно выделить: поставку материалов, сырья и полуфабрикатов; производство товаров; распределение, включая отправку товара со склада готовой продукции; потребление готовой продукции. В общем виде схема ЛТЦ промышленного предприятия представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема ЛТЦ промышленного предприятия

В свою очередь функционирование ЛТЦ, как и отдельных ее звеньев, невозможно без развитой транспортно-складской системы (ТСС), кото-

рая является основным организующим и связующим звеном производственного процесса, потребляющего в своей работе значительное количество энергетических ресурсов С, которые можно определить по следующей формуле [1]

С = Ф0 Л111Д М. ^факт  NДВ  СЭ,

Лдв

где ф0 - среднее значение коэффициента использования двигателей машины в течение рабочего цикла по времени; 11 - коэффициент, учитывающий потери электроэнергии в агрегатах ТСС; 1дм - коэффициент использования двигателя машины по мощности; 1дв - коэффициент полезного действия двигателя; Тфакт - число часов фактической работы двигателей агрегатов ТСС; Nдв - суммарная мощность двигателей, кВт; Сэ - стоимость

1 кВт  ч силовой электроэнергии, руб./кВт  ч .

Поэтому решать задачу минимизации затрат энергоресурсов при функционировании ЛТЦ предлагается путем сокращения объема подъемно-транспортных операций за счет создания оптимальной структуры ТСС для конкретного участка производства.

Для реализации поставленной задачи предлагается использование методики, реализующий следующий алгоритм проектирования ТСС:

- расчет производительности и требуемого числа единиц транспортного оборудования;

- анализ полученных результатов по производительности и потреблению энергетических ресурсов;

- расчет приведенных затрат на создание и эксплуатацию транспортной системы;

- структурно-параметрический синтез ТСС на основе морфологического метода поиска технических решений [2, 3].

Метод морфологического исследования реализуется в два качественно различных этапа. Первый этап предполагает получение описания всех систем, принадлежащих к исследуемому классу, т. е. классифицирование множества систем. На втором этапе проводятся оценка описаний различных систем исследуемого класса и выбор тех из них, которые в том или ином приближении соответствуют условиям задачи [4].

Морфологический анализ - это совокупность операций выделения функционально важных классификационных признаков морфологической системы и операций разбиения морфологической системы на морфологические подсистемы по набору выделенных признаков. Результатом проведения морфологического анализа является построение морфологической таблицы (МТ) (таблица).

Морфологическая таблица ТСС

Классификацией ные признаки Значения классификационных признаков Число значений

кл Кл' Кл2 2

к2 к21 К22 2

Кг Кз1 Кз2 2

К4 к41 кг кг 3

К5 к51 Кь2 к5з 3

Кь Кв1 Кв2 2

К~1 к71 Кт2 ... К716 16

Кь к81 К82 К83 3

кэ К91 Кд2 К93 Кэ4 4

Кю Кю1 Кю2 Кю3 3

К|1 Кц1 к„2 ... к,1е 6

КЛ2 К121 К122 Кг/ К,24 4

Общее число всех возможных вариантов N определяется как произведение множеств альтернатив, образованных каждой строкой морфологической таблицы

ь

N = П к, = КХК2... К, ... Кь ,

7=1

где К, - число альтернатив для реализации ,-и функции или обобщенной

подсистемы; Ь - общее число всех функций.

Анализируя реализованные компоновочные структуры ТСС и входящие в них компоненты, можно выделить 13 основных классификационных признаков, используемых в морфологической таблице, которые наполняются следующим содержанием:

К1 - по назначению транспортной системы (К - внутрицеховые,

2

К1 - межоперационные);

12 К2 - по принципу движения ( К2 - периодические, К2 - непрерывные);

1 2 К3 - по направлению движения ( К3 - однонаправленные, К3 -

разнонаправленные);

К 4 - по уровню расположения рабочей ветви (К 4 - напольные,

2 3

К4 - эстакадные, К 4 - подвесные);

1 2 3

К5 - по принципу работы (К5 - несущие, К5 - толкающие, К5 -

тянущие);

12 К6 - по конструктивному исполнению (К6 - рельсовые, К6 - безрельсовые);

К7 - средства транспортирования (КЦ, где ц= 1,2,... 16 соответствует: краны-штабелеры, краны мостовые, рельсовые тележки, шаговые конвейеры, пластинчатые конвейеры, ленточные конвейеры, роликовые конвейеры, цепные конвейеры, подвесные грузонесущие конвейеры, подвесные толкающие конвейеры, монорельсовый транспорт, транспортноперегрузочные роботы, индуктивные тележки, самоходные тележки с инерционным управлением, подвесные роботы, подъемники);

К8 - способ загрузки технологического оборудования (К9 - руч-

23 ной, К8 - механизированный, К8 - автоматический);

К9 - оборудование для загрузки рабочих позиций (К9 - манипуля-

2 3 4

торы, К9 - роботы, К9 - устройства смены спутников, К9 - загрузка осуществляется транспортным средством);

К10 - устройства для обслуживания склада ( к/о - краны-

2 3

штабелеры, К/о - мостовые краны, К/о - напольные роботы);

К11 - способ хранения грузов ( К111 - в стеллажном складе с на-

2

польным штабелером, Кц - в стеллажном складе с подвесным штабеле-

34 ром, К11 - в складе элеваторного типа, К11 - в пристаночном накопителе,

К151 - на конвейере, К161 - в подвесном складе кассетного типа);

12 К12 - способ транспортирования заготовок ( К12 - в поддоне, К12 -

34

на спутнике, К/2 - в кассете, К^ - на палетах).

Таким образом, разработанная морфологическая таблица содержит описание 1 990 656 альтернативных вариантов проектируемой транспортно-накопительной системы.

Под морфологическим синтезом понимается совокупность операций поиска на морфологическом множестве вариантов описаний ТСС, соответствующих исходной цели поиска - условиям задачи.

Под поиском понимается последовательность: 1) операций выбора («извлечения» из морфологической таблицы) варианта описания функцио-

нальной системы; 2) операций оценивания совместимости подсистем, образующих выбранный вариант, и соответствия варианта требованиям к искомой функциональной системе, которые должны содержаться в корректной формулировке условий задачи.

Морфологический синтез предполагает формирование вариантов ТСС как выборку значений признаков по одному из каждой строки морфологической таблиц, т. е.

= \.АИ, А2/,..., А1ш,..., А1п },

где I = 1, К/; ] = 1, К2 ; ш = 1, К/; п = 1, Кь .

Условия генерации вариантов ТСС таковы, что каждый целостный вариант отличается от любого другого варианта рассматриваемого морфологического множества хотя бы одной альтернативой.

Для решения задачи морфологического синтеза оптимального варианта ТСС из большого количества методов дискретной оптимизации предлагается использовать метод «ветвей и границ» [5].

Для всей группы алгоритмов, входящих в общую схему метода ветвей и границ, характерным является применение следующей основной идеи: последовательное использование конечности множества вариантов решения задачи и замена полного их перебора направленным. Полного перебора удается избежать за счет отбрасывания неперспективных множеств вариантов, т. е. таких, которые заведомо не могут содержать искомого оптимального решения задами.

При морфологическом синтезе вариантов ТСС процедуру последовательного разбиения множества допустимых решений целесообразно осуществлять с использованием алгоритма последовательного анализа вариантов, что позволяет улучшить сходимость метода.

Методика генерации, анализа и отбора вариантов предполагает отсеивание невыгодных (бесперспективных) вариантов на начальных стадиях их построения. Поскольку при отсеивании бесперспективных вариантов отсеивается и множество их продолжений, то происходит значительная экономия времени в вычислительной процедуре.

Отсеивание бесперспективных вариантов осуществляется с использованием матрицы бинарных отношений совместимости элементов. Вариант считается бесперспективным при появлении первого нулевого значения индикатора совместимости элементов. Один из возможных графов решения задачи морфологического синтеза с применением метода последовательного анализа вариантов представлен на рис. 2.

В результате выполнения этого алгоритма получаем несколько возможных вариантов ТСС, обеспечивающих требуемую производительность транспортной системы и минимальные приведенные затраты на ее создание и эксплуатацию.

Рис. 2. Граф решения

Представленный подход к логистическому планированию ресурсосбережению транспортно-складских систем промышленных предприятий позволяет снизить затраты на электроэнергию, за счет создания оптимальной структуры транспортной системы.

Список литературы

1. Апатцев В.И. Логистические транспортно-грузовые системы: Учебник для студ. высш. учеб. заведений. М: Издательский центр «Академия», 2003. 304 с.

2. Анцев В.Ю., Шафорост А.Н. Оптимизация структуры внутрицехового транспорта машиностроительных предприятий // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2012. № 2-4 (292). С. 104109.

3. Анцев В.Ю., Шафорост А.Н. Оптимальное проектирование структуры внутрицехового транспорта машиностроительного предприятия // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2012. № 6. С. 118-124.

4. Андрейчиков А.В., Андрейчикова О.Н. Анализ, синтез, планирование решений в экономике. М.: Финансы и статистика, 2000. 368 с.

5. Шадский Г.В., Анцев В.Ю., Ковешников В.А. Выбор транспортно-накопительной системы при проектировании автоматизированного производства // Станки и инструмент. № 6. 1989. С. 2-4.

Анцев Виталий Юрьевич, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, anzev@tsu.tula.ru. Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Шафорост Александр Николаевич, аспирант, shaforost@,tsu/tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

ENERGY SAVING STRUCTURES DESIGN METHOD OF TRANSPORT AND STORAGE

OF INDUSTRIAL ENTERPRISESVY

V.Y. Antsev, A.N, Shaforost

The technique to reduce energy consumption in industry by way of planning the logistics of transport storage systems are discussing.

Key words: logistics planning, logistics transport chain, reduced expenditures, morphological analysis, morphological synthesis.

Antzev Vitaly Yuryevich, doctor of technical science, professor, manager of department, anzev@tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Shaforost Aleksandr Nikolaevich, post-graduate student, shaforost@,tsu/tula.ru. Russia, Tula, Tula State University

Получено 28.06.2013 г.

УДК 621.86

ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ПРИВОДА ЛИФТА

П.В. Витчук, В.И. Сероштан, П.В. Самосьев

Рассмотрены диагностические параметры узлов привода лифта на основе анализа их характерных отказов.

Ключевые слова: диагностирование, канат, канатоведущий шкив, привод, лифт, отказ, редуктор, тормоз, электродвигатель.

Согласно данным ОАО «Калугалифтремстрой» в год в г. Калуге на ремонт лифтов и их техническое диагностирование расходуется 23,489 млн. рублей. При этом по данным за период с 2000 по 2012 гг. причинами отказов лифтов города являлись: вандальные действия пассажиров -38,13 %; неисправности электрооборудования - 32,02 % замена тормоза -