Розробка ресурсозберігаючої технології утилізації автотракторної техніки

Набрання чинності Законом про ВА в Японії співпало із змінами в системі зняття з реєстрації транспортних засобів. Раніше існувало дві системи для того, щоб анулювати реєстрацію. Постійна дереєстрація застосовувалася, щоб демонтувати зареєстрований транспортний засіб, а тимчасова відміна реєстрації - для продажу вживаного транспортного засобу. Але така система була змінена, щоб дозволити владі визначити факт демонтажу або експорту уживаної машини і скоротити незаконне розміщення відходів.

Була введена триступенева система зняття з реєстрації: тимчасова дерегєстрація, постійна дереєстрація і дереєстрація для цілей експорту. У разі оформлення постійної дереєстраціі потрібно сертифікат про демонтаж автомобіля і підтвердження в електронній системі обліку . Для оформлення дереєстраціі для цілей експорту потрібна наявність сертифіката про експорт. Тимчасова дерегєтрація оформляється на автомобіль, який не експлуатується, але має комерційну цінність, і призначений для подальшого продажу як стара машина. Місце розміщення такого автомобіля може перевірятися, особливо, якщо транспортний засіб зберігається протягом тривалого періоду часу. Якщо такий автомобіль не проходить нову реєстрацію в Японії, то надалі необхідно оформити сертифікат про експорт у разі експорту автомобіля або сертифікат про демонтаж у разі утилізації, що означають постійну дереєстрацію. Є великий попит на старі машини з Японії, тому їх експорт підвищується з кожним роком. Разом з тим у громадських та урядових організаціях Японії є занепокоєння, що зростаючий експорт старих автомобілів за межі країни може бути обумовлений неналежною системою утилізації ВА в інших країнах, де закони по ВА слабо розвинені або відсутні.

1.4 Висновки. Обгрунтування мети і завдань дослідження

1. Створення та забезпечення ефективної роботи підприємств, в сферу діяльності якого повинна входити утилізація техніки є одним з нових і перспективних напрямків розвитку технічного сервісу автомобілів і транспортно- технологічних засобів.

2. Основним завданням такого підприємства є надання транспортним і сільськогосподарським підприємствам, житлово- комунальним управлінням міст і сільських населених пунктів, індивідуальних власників машин всіх необхідних послуг, пов'язаних з екологічно безпечною утилізацією техніки шляхом створення у своїй структурі відповідних спеціалізованих відділів.

3. Всі спеціалізовані відділи такого підприємства підрозділяються на п'ять основних груп:

1) надання виробничих послуг у торгово-посередницькій діяльності, що включає придбання або приймання у підприємств-клієнтів вживаної техніки, продаж відновлених машин і вживаних, але ще придатних до використання запасних частин, продаж розсортованої за типами вторсировини;

2) надання послуг з транспортного обслуговування підприємств-клієнтів, що включає вивезення вибулої з експлуатації техніки всіх видів, використаних експлуатаційних матеріалів і компонентів вибракуваних в процесі ремонту;

3 ) надання послуг з технічної експлуатації машин, включаючи зберігання, ремонт і технічне обслуговування машин (надання цього виду послуг можливо у випадку, якщо утилізація техніки стає додатковим видом діяльності існуючого підприємства технічного сервісу);

4 ) виконання робіт, пов'язаних з утилізацією техніки, що включає злив експлуатаційних рідин, демонтаж агрегатів, сортування вторсировини за видами і підготовку до повторного використання;

5 ) надання навчально- консультаційних послуг з усіх питань, пов'язаних з утилізацією техніки, включаючи наукові, нормативно-технологічні , юридичні та інші.

4. Ефективне (економічно прибуткове) функціонування всіх спеціалізованих відділів підприємства технічного сервісу, в сферу діяльності якого входити утилізація техніки, можливе тільки на основі сучасних методів оптимального проектування виробничих процесів з використанням загальних принципів дослідження операцій.

5. Аналіз наявних досліджень з сервісних систем підприємств технічного сервісу, до сфери діяльності яких входить утилізація техніки, показав, що в даний час відсутні загальні комплексні наукові розробки щодо забезпечення їх ефективного функціонування в різних техніко-економічних умовах з урахуванням мінімізації впливу на навколишнє середовище.

Виходячи з цього, були сформульовані основна мета і завдання дослідження.

У зв'язку з актуальністю даних питань метою дослідження є розробка еколого-орієнтованих технологій утилізації автотракторної техніки, що враховують ймовірнісний характер потоку заявок на утилізацію і варіацію тривалості їх виконання при раціонгальних витратах трудових і матеріальних ресурсів. Для реалізації поставленої мети в роботі були поставлені наступні задачі:

- оцінити вплив технологічних процесів утилізації автотракторної техніки на навколишнє середовище;

- обгрунтувати критерії оптимальності, які необхідні для розробки технологічних процесів утилізації автотракторної техніки з урахуванням спеціалізації підприємства та місця розташування;

- розробити комплекс математичних моделей визначення основних характеристик виробничо-технічної бази підприємств технічного сервісу в сферу діяльності, яких входить утилізація техніки, з урахуванням ймовірнісного характеру виробничих процесів і наявності конконкуреного середовища;

- провести моделювання та оптимізацію технологічних процесів утилізації автотракторної техніки з розробкою технічних засобів, що забезпечують підвищення ефективності робіт при мінімальних затратах трудових і матеріальних ресурсів і з урахуванням варіативності потоку списуваної техніки;

- провести виробничу перевірку отриманих результатів у умовах підприємств технічного сервісу;

- провести оцінку еколого-економічного ефекту від впровадження результатів дослідження.

Розділ 2. Теоретичні основи розробки еколого-орієнтованої технології процесів утилізації автотракторної техніки

У найближчі 5...7 років кількість списуваної в Україні автотракторної техніки досягне 6...8 % від парк , що потребує вирішення проблеми прийому, переробки, вторинного використання та утилізації списаних автомобілів. Стимулом до початку хвилі списань техніки може стати програми уряду, спрямована на підтримку автомобільного ринку в умовах кризи. Початок її роботи стосовно до легкових автомобілів намічено на 8 березня 2014 повсюдно на всій території країни.

Прийом списаних автомобілів передбачається проводити в спеціально сертифікованих пунктах і оформляти сертифікатом. У зв'язку з цим в Україні належить створити мережу спеціалізованих підприємств по збору, прийому, демонтажу та утилізації списаних автомобілів, річна количество яких до 2015 року може скласти 1,7...2,2 млн. одиниць. Немало-важливим фактом необхідно вважати можливе прийняття в недалекому майбутньому рішень з обмеження максимального терміну служби комерційної техніки на рівні 15...20 років.

2.1 Обгрунтування загальних методів дослідження

Методи наукового дослідження визначаються особливостями самих об'єктів дослідження і характером зміни діючих на них факторів. Основними об'єктами дослідження є технологічні процесси утилізації техніки, реалізовані в підрозділах підприємств технічного сервісу в сферу діяльності яких входить утилізація техніки, сільськогосподарські підприємства та автотранскравці підприємства в зоні обслуговування, районні управління міських і сільських поселень, їх парк автотракторної техніки, яка експлуатується та списана.

Узагальнена структурна схема взаємозвязаного функціонування обслуговуємих підприємств-клієнтів і підрозділів підприємств в сферу діяьності яких входить утилізація техніки представлена на рис 2.1. З структурної схеми наочно видно, що від обслуговуваних підприємств чи індивідуальних клієнтів в спеціалізовані підрозділи сервісного підприємства в загальному випадку поступають заявки чи вимоги на виконання чотирьох сутєво різних видів робіт, включаючи виконання торгівельно-посердницької діяльності, робіт з транспортного обслуговування, з утилізації техніки і по навчально-консультаціній діяльності.

Відповідно в структурі підприємств технічного сервісу также мають бути створені спеціалізовані підрозділи, які б забезпечували своєчасне і якісне виконання заявок кожного виду. Діяльність спеціалізованих підрозділів повинна бути організована таким чином, щоб вони були конкурентоздатні і економічно прибуткові, як для самого підприємства, що утилізує техніку, так і для клієнтів. Тільки за такої умови можливе утворення відповідної постійної клієнтури, відсутність нарікань зі сторони контролюючих органів і необхідних для ефективної роботи обсягів виконаних послуг.

Вказані необхідні умови ефективної діяльності спеціалізованих відділів підприємства можуть бути задоволені лише на основі сучасних научних методів оптимального проектування технологічних процесів на принципах ресурсосбереження і високої продуктивності. Відповідно теоретичний розділ магістерської роботи повинен бути присвячений розробці таких наукових методів.

Загальною характерною рисою взаємозалежного функціонування обслуговуємих клієнтів і спеціалізованих відділів підприємства є наявність джерел заявок або вимог і виконавців цих заявок. Отже, має місце типова система обслуговування принципи організації роботи якої залежать від характеру потоку заявок або вимог.

З урахуванням можливої великої кількості працючих незалежно один від одного обслуговуваємих клієнтів з різноманітними сільськогосподарськими машинами, автомобілями в різноманітно природо-виробничих умовах, різними обємами вантажоперевезень і умов руху автомобілів можна припустити, що поступаючий від них поток заявок на виконання відповідних робіт буде випадковим в ймовірностному змісті. Відповідно методи дослідження взаємопов'язананого функціонування обслуговуємих клієнтів і спеціалізованих відділів підприємства повинні бути також ймовірнисними.

Рис. 2.1. Узагальнена схема взаємопов'язаної роботи обслуговуваних клієнтів і спеціалізованих відділів підприємства утилізації техніки

З приведеного короткого опису маємо, що у відповідності з загальними принципами дослідження операцій [105] спеціалізовані відділи підприємств є типовими системами масового обслуговування. Основна задача при цьому заключається у встановлені ефективних співвідношень між кількістю поступаючих за одиницю часу заявок і продуктивністю або пропускною здатністю відповідного спеціалізованого відділу.

Складність при цьому заключається в тому, що із-за випадкового характеру надходження заявок за часом можливі як утворення черги цих заявок у відповідному очікуванні, так і простої робітників і обладнання спеціалізованих відділів підприємств із-за відсутності заявок, що є більш ймовірним. Розробляємі наукові методи повинні забезпечити мінімальні втрати від цих простоїв, як для клієнта, так і дл япідприємства, що утилізує техніку.

Найбільш ефективними для вирішення подібних задач є загальні методи теорії масового обслуговування [12], що підтвержується дослідженнями [5, 34] стосовно до технічної експлуатації машин і транспортного обслуговування.

Особливо ефективні методи ТМО при наявності в системі обслуговування марківського випадкового процесу, коли потоки подій, що переводять систему з одного стану в інший є пуасонівськими без післядії.

Приклади практичного застосування методів ТМО до дослідження технологічних процесів технічної експлуатації, як найбільш близької до утілізаціі, свідчать про принципову можливість застосування цих методів в даному випадку.

Конкретне застосування намічених загальних принципів вирішення оптимізаційних задач підвищення ефективності роботи спеціалізованих відділів підприємства у відповідності зі структурною схемою 2.1. приведено в наступних розділах.

Підвищення ефективності роботи підприємства з первинної переробки необхідно вести по двох напрямками:

- вдосконалення периферійної діяльності, тобто перевезень вторсировини (в нашому випадку утилізованої техніки або вибракованих вузлів, деталей і матеріалів) і готової продукції (в нашому випадку пригодних до використання атретатів, а також демонтованих і розсортованих за типами застосовуваних матеріалів компоненті вутилізованої техніки);

- удосконалення технологічних процесів утилізації автотракторної техніки.

Повноцінний розгляд цих двох процесів недоцільно розглядати в рамках однієї роботи, як це було зроблено в [47], оскільки це може призвести або до черезчур громіского дослідження, або до поверхневого розгляду питань і таких же пропозицій. В даній роботі ми зупинилися на технологічних процесах утилізації автотракторной техніки, оскільки саме від їх якості залежить кінцевий вплив утилізації на навколишнє середовище. Цей напрямок діяльності підприємства є найбільш витратним через можливу високу тривалість технологічних процесів утилізації.

2.2 Загальні принципи ефективного використання засобів технологічного оснащення підприємств утилізації автотракторної техніки

Одним із завдань плануємих до створення в різних районах нашої країни пунктів прийому та підприємств переробки спрацбованої техніки є забезпечення високого рівня збору та переробки списанної автотракторної техніки підприємств і населення в межах зони обслуговування. Під об'єктами обслуговування таких підприємств при цьому мається на увазі станції технічного обслуговування, транспортні та ремонтні підприємств, контейнерні майданчики, склади брухту і крупногабаритних відходів, в житлових районах міст і сільських поселень, на территоріях промислових і сільськогосподарських підприємств, гаражних кооперативах. Засобами технологічного оснащення є відповідні обслуговуючі машини, різні технічні пристрої і пристосування, а також працюючі з ними люди.

Основними елементами діяльності підприємств, задіяних в системі утилізації автотракторної техніки є: моніторинг зони обслуговування з виявленням нових утвореннь відходів або зміни величини утворення відходів в існуючих; планове обслуговування об'єктів, включаючи збір відходів; зберігання (зокрема утилізованих автомобілів); розподіл поступаючих об'єктів на фракції, придатні для подальшої переробки; переробка та захоронення непридатних для переробки відходів.

Вирішення зазначених завдань відповідно до вимог ринкової економіки має здійснюватися з найменшими витратами праці, а також грошових і матеріальних ресурсів, на основі сучасних методів моделювання та оптимізації технологічних процесів. Роздільне рішення моделей з розглянутих завдань може призвести до громіздким, важкодоступним для огляду математичним моделям, тому основна проблема заключається у розробці узагальнених наукових підходів.

Всі розглянуті задачі об'єднуються такими загальними властивостями у всіх випадках має місце потік вимог на відповідний вид обслуговування від користувачів, незалежно від відомчої приналежності; при цьому проміжки часу між однорідними вимогами змінюються випадковим чином і, відповідно, їх слід розглядати як ймовірнісні; кількість об'єктів від яких виходить потік вимог, може бути великим (умовно необмеженим) або обмеженим залежно від конкретних умов роботи; проміжки часу, пов'язані з обслуговуванням зазначених вимог, також не рахуються постійними через вплив безлічі випадкових факторів і, відповідно, є ймовірнісними; обслуговування вимог може проводиться стаціонарними або пересувними засобами. З викладеного маємо, що в розглядаємих задачах має місце характерні ознаки систем масового обслуговування ( СМО ) а отже, дослідження також доцільно проводити методами теорії масового обслуговування ( ТМО ).

Теорія масового обслуговування (ТМО), будучи прикладним розділом математики - теорії ймовірностей, розроблена для формального опису функціонування систем масового обслуговування з метою кількісної оцінки процесів, що протікають в цих системах та оптимізації їх параметрів [11, 12].

У повсякденному житті ми постійно стикаємося з необхідністю задовольняти свої потреби в різних видах обслуговування (СТОА, автозаправні станції, мийки) і витрачати час, як на саме обслуговування, так і на його очікування. Аналогічні ситуації мають місце і в господарській практиці. Транспорт, наприкла , не може обійтися без щоденного технічного обслуговування, поточного та капітального ремонту або утилізаціїції. Для виконання цих функцій створюються спеціалізовані організаційно-технічні системи.

Елементами систем масового обслуговування є: вхідний потік заявок, черга, канали обслуговування, вихідний потік. Всі ці елементи в сукупності і утворюють систему масового обслуговування, загальна структурна схема якої представлена на рис. 2.2:

Рис. 2.2. Структурна схема системи масового обслуговування

Вхідний потік - потік однорідних заявок або вимог, поступаючих в систему на задоволення потреб у проведенні визначених робіт. Заявки надходять в деякі випадкові моменти часу.

Заявка (вимога) - якийсь фізичний об'єкт, що має визначені потреби і звертається до послуг системи для їх задоволення.

Канали і апарати обслуговування - пристрою або суб'єкти обслуговування (при проведенні утилізації - це робочі пости) .

Черга-заявки, що знаходяться в СМО в очікуванні обслуговування через зайнятість каналів обслуговування.

Вихідний потік - вимоги, що залишають систему (у нашому випадку, вихідний потік вимог є виконання необхідних робіт з утилізації, тобто готовність автомобілів до фінальної частини утилізації - пресуванню або шредуванню). Зауважимо, що вихідний потік у загальному вигляді може складатися з обслужених і необслужених заявок.

Різноманіття систем масового обслуговування обумовлює необхіність їх класифікації для впорядкованого розгляду та дифференціювання їх математичного опису відповідно до складності досліджуємих СМО.

Системи масового обслуговування можна розділити на системи з очікуванням чергами і без очікування (рис. 2.3). Системи без очікування - це системи, в яких не буває черги. Таке можливо у двох випадках. Перший якщо СМО є системою з відмовами. У таких системах вимога, заставши всі прилади зайнятими, залишає систему необслужену. Другий випадок - система без відмов, тобто з необмеженим числом апаратів обслуговування. В таких системах передбачається, що скільки б одночасно не надходило заявок на обслуговування, кількість вільних апаратів обслуговування завжди більше кількості заявок. У реальному житті таких систем, практично не буває.

Системи з очікуванням також поділяють на дві групи. У системах з необмеженою чергою вимога, поступивши в систему, не покидає її необслуженою - незалежно від того, в якому стані вона застало систему і скільки часу доведеться чекати обслуговування.

Рис. 2.3. Схема класифікації СМО по наявності черг

У СМО з обмеженою чергою частина заявок може покидати систему необслуженною. Такі обмеження зазвичай обумовлюються або технічними параметрами - ємність накопичувача в системах з обмеженням черги по довжині: або, характером - резервом часу; розположенням заявки, - "нетерплячі клієнти".

З дисципліни обслуговування заявок розрізняють: системи без пріорітета (в яких заявки обслуговуються в порядку надходження ); системи з пріоритетом (в яких виділяються вимоги для позачергового обслуговування). Є два типи систем з пріоритетом. Перший - системи з абсолютним пріоритетом. У таких системах при надходженні заявки вищого рангу переривається обслуговування заявки більш низького рангу для негайного звільнення апарату обслуговування. Другий тип - системи з відносним пріоритетом, в яких при аналогічній ситуації обслуговування заявки нижчого рангу не переривається, але подача заявок (в тому числі і подальша) на вільні канали обслуговування відбувається у черговості, відповідаюча рангу заявок (для утилізації першими завершується роботи, що залишилися з попередніх діб і т.д.).

Залежно від кількості апаратів обслуговування розрізняють одноканальні і багатоканальні СМО. За кількістю послідовно виконуваних операцій обслуговування виділяють: однофазні системи, в яких з кожною заявкою виконується тільки одна операція - один вид обслуговування; багатофазні системи, в яких з кожною заявкою в певній послідовності виконується ряд специфічних операцій або видів обслуговування. Стосовно до утилізації автомобілів знаходять поширення відкриті, одно- і багатоканальні СМО, з однотипними або спеціалізованими обслуговуючими апаратами, з одно- або багатофазовими обслуговуванням, без втрат або з обмеженням на довжину черги.

Для застосування відповідного методу ТМО необхідно знати характер потоку вимог на обслуговування. Наявні в розглянутій галузі дослідження із застосуванням методів ТМО свідчать про те , що потоки вимог, пов'язані з виробничою діяльністю підприємств утилізації техніки наближено можна прийняти як найпростіші, оптимальні розподілення Пуассона [47, 17]:

(2.1)

де P_k(t) - ймовірність надходження в систему "k" вимог на обслуговування за проміжок часу t (година, зміна, день і т.д.);

л - середня інтенсивність або щільність потоку вимог (1/год, 1/зм., 1/день).

Вибір значення проміжку часу t залежить від характеру і особливостей розв'язуваної задачі. Найважливішою характеристикою засобів обслуговування є середня інтенсивність обслуговування (1/год, 1/зм., 1/день) - кількість обслуговуваннь за обраний проміжок часу. Час обслуговування кожної вимоги при цьому також є величиною випадковою, для якої приймаються показовий закон функції розподілу:

(2.2)

Залежно від характеру роботи підприємства потік вимог на обслуговування може розглядатися як обмеженим, так і необмежений. Якщо він обслуговує тільки заздалегідь певні об'єкти, то утворюються потоки вимог на різні види обслуговування в загальному випадку будуть обмеженими, хоча в окремих випадках можуть бути і проміжні варіанти. Така система обслуговування в умовах більшості підприємств в даний час є основною, оскільки до теперішнього часу не було необхідності і бажання працювати з великою кількістю клієнтів, наприклад, з населенням. Однак у міру розвитку мережі підприємств утилізації зона обслуговування може розширюватися, і в таких випадках потоки вимог наближено можуть розглядатися як необобмежені.

Якщо підприємство утилізації займається обслуговуванням одних і тих же об'єктів (наприклад, певної кількості дилерів, що приймають від населення автомобілі в рамках урядової програми), то в загальному випадку буде мати місце замкнута СМО з очікуванням.

В умовах підприємств утилізації в основному можуть мати місце СМО з обмеженими і рідше з необмеженими потоками вимог з повним або частковим очікуванням при обмеженій кількості обслуговуючих ланок. Стосовно до таких СМО і передбачається проведення наступних досліджень.

Найважливіше значення для результатів дослідження має правильний вибір критерію ефективності функціонування СМО. Можливі при цьому як загальний базовий, так і допоміжні критерії ефективності. Система обслуговування в умовах конкуренції та економічних методів господарювання повинна бути прибутковою не тільки самому підприємству утилізації, а й вигідною для клієнтів. Зазначеним вимогам в якості загального економічного критерію оптимальності відповідає мінімум суми втрат від простоїв у взаємному очікуванні обслуговуваних машин, які доставляють техніку на утилізацію та обслуговуючого технологічного обладнання підприємства у вигляді (грн/год):

, (2.3)

де m₀, n₀ - середня кількість обслуговуваних машин які простоюють та обслуговуючого обладнання підприємства;

С_т, С_n - відповідно вартість однієї години простою машини, що обслуговується та обслуговуючого обладнання, грн/год.

При одній обслуговуючій установці замість n₀ слід підставити ймовірність його простою Р₀. Значення m₀, n₀ і Р₀ визначаються методами теорії масового обслуговування для СМО відповідного типу у вигляді функцій:

 (2.4)

де m, n - відповідно загальна кількість обслуговуваних об'єктів і об ¬ обслуговуючого обладнання; б= л/м.

Варіюючи кількістю m і n при відомих значеннях щільності потоку вимог л та інтенсивності їх обслуговування м, можна визначити опоптимальні m_opt і n_opt, при яких втрати С_mn в (2.3) досягають мінімуму.

В якості допоміжних показників теорії СМО можна визначити також коефіцієнти простою обслуговуваних машин К_т= m₀/m і обслуговуючих агрегатів Кn=n₀/n. За значеннями m₀ і n₀ можна визначити виробничі площі для очікування і для розміщення обладнання, а також кількість персоналу в цехах переробних підприємств. Через л і м , можна визначити також бажані параметри потоку вимог і обслуговуючих ланок, включаючи кількість людей і відповідного оболаднання, а також ефективні радіуси використання стаціонарних і пересувних засобів обслуговування. Щільність потоку вимог і інтенсивність обслуговування по кожному виду обслуговування визначається у вигляді співвідношення:

(2.5)

де t_n - середній проміжок часу між двома вимогами, год;

t_об - середня тривалість одного обслуговування, год.

Викладені наукові принципи забезпечують комплексне рішення завдань ефективного використання засобів технологічного оснащення в умовах підприємств (пунктів) збору, транспортування і переробки відходів.

2.3 Основні елементи технологічного процесу утилізації

Вивчення наукової, нормативної та технічної літератури говорить про те, що в області розробки технології, проектування та організації процесу утилізації немає уніфікованих понять і визначень. Описаня основних понять і визначень, які використовуються у цій роботі, приводиться нижче.

Операцією називається частина технологічного процесу, яка здійснюється на одному робочому місці, одним або декількомами робітниками над певним предметом праці. З трудової точки зору операції можуть бути розчленовані на прийоми і рухи.

Прийом - це закінчена дія робочого, що характеризується визначеним цільовим призначенням і незмінністю матеріальних чинників. Розрізняють основні і допоміжні прийоми. Основний - це такий прийом, цільове призначення якої є кінцева мета даної операції. Допоміжний - це прийом, цільове призначення якої полягає в забезпеченні можливості виконання основного прийому. Кожний прийом складається з певних трудових рухів, під якими розуміється частина прийома, яка здійснюється при дотику робочого до предмета або його переміщення. Цільове призначення трудового руху: взяти, перемістити, опустити (рис. 2.4). Машинні операції (наприклад, верстатні ) прийнято розділяти на переходи і проходи (рис. 2.5).

Норма часу (трудомісткість операції) визначає необхідними затрати часу одного або групи робітників на виконання виробничої операції або одиниці роботи в даних організаційно-технічних умовах. До нормованого корисного часу відносяться всі категорії витрат робочого часу, що включаються до складу технічно обгрунтованої норми на операцію, необхідного для виконання роботи у відповідності з установленним технологічним процесом.



Рис. 2.4. Схема розчленування ручного технологічного процеса на складові елементи

Рис. 2.5. Схема розчленування машинного трудового процесу на складові елементи

Нормований час складається з наступних категорій: підготовчо-заключного часу; оперативного часу; часу обслуговування робочого місця; часу перерв на відпочинку і природні потреби. Підготовчо-заключним часом називається час, затраченим робочим на ознайомлення з дорученою роботою, на підготовку до цієї роботи і виконання дій, пов'язаних з її закінченням. Оперативним часом називається час, протягом якого здійснюється виробнича робота, безпосередньо спрямована на виконання даного завдання (операції). Оперативний час підрозділяється на основний (в верстатних і слюсарно- розбірних операціях він ще називається технологічним) і допоміжний час.

Основним (технологічним) часом називається час, протягом якого безпосередньо здійснюється мета технологічного процесу, тобто при утилізації відбувається зміна зовнішнього вигляду, форми, розмірів і властивостей оброблюваних предметів праці, зміна взаємного розташування деталей і т.д. (час розбирання вузла або агрегату автомобіля).

Ручним основний час називається в тому випадку, коли мета технологічного процесу здійснюється робочим за допомогою інструменту, без участі машини або механізму. Допоміжним часом називають час, що витрачається робітником на певні дії, пов'язані із забезпеченням виконання основної (технологічної) роботи. Для персоналу поста утилізації допоміжний час включає час на установку і кріплення автомобіля на підйомному механізмі або на естакаді поста, зняття кузова або його залишків після обробки або розбирання.

Часом обслуговування робочого місця називається час, витрачений робітником на догляд за робочим місцем протягом робочої зміни з метою підтримки його в належному стані та постійній готовності для виконання заданої роботи. Він поділяється на час організаційного обслуговування і час технічного обслуговування.

У організаційне обслуговування включаються витрати часу по догляду за робочим місцем. Для механізованих постів утилізації організаційне обслуговування включає час на чистку, змащування обладнання та інші аналогічні витрати. У технічне обслуговування включають затрати часу за поточним догляду за навантажувачем, підйомником.

Час перерв на відпочинок і природні потреби витрачається на фізіологічно необхідний відпочинок і на природні потреби.

Першим етапом досліджень в області проектування технологічних процесів утилізації стала розробка технологічної схеми підприємства утилізації автотракторної техніки (рис. 2.6), що включає максимально можливу кількість технологічних операцій, що дозволяють найбільш повно витягти з утилізованої



Рис. 2.6. Технологічна схема роботи підприєств утилізації

техніки придатні агрегати і вузли, а також виділити окремі групи матеріалів або однотипних виробів для подальшої переробки. В даний час технологічний ланцюжок утилізації техніки зводиться до наступних позицій: осушення агрегатів автомобіля, демонтаж коліс і акумуляторної батареї. Після цих операцій автомобіль надходить у прес або в шредер. Після пресування виділеня неметалічних матеріалів з брикету неможливо, після шредирування маса надходить на сепарацію, хоча у вітчизняній практиці зустрічатися ручне сортування, аналогічній тій, яка застосовувається на мусоросортувальних станціях. Це найбільш проста, але в той же час найбільш шкідлива з погляду ресурсозбереження та екологічності, оскільки велика кількість матеріалів в даний час вважаються нерентабельними надходять на захоронення.

Розроблена нами схема роботи орієнтована на найбільш складні з точки зору утилізації об'єкти - сучасні легкові автомобілі.

Стосовно до більшості вітчизняних легкових автомобілів, всієї комерційної вантажної техніки, сільськогосподарських машин можна застосувати спрощену схему, яка характеризується відсутністю постів (робіт) знешкодження піротехнічних пристроїв, решта види робіт необхідні. Для машин, якi характеризуються крім сильного фізичного зносу деталей і вузлів ще і моральним старінням доцільно виключити з переліку робіт дефектацію, оскільки навіть придатні деталі будуть не затребувані споживачами. Однак, ця рекомендація та перелік машин, які можна визнати морально застарілими може сильно варіюватися залежно від регіону та його економічного добробуту.

Наприклад, пропонуючи демонтовані деталі та вузли зі списаної техніки слід звертати увагу на такі рекомендації: максимально допустимий вік автомобіля в Україні - 10...11 років все, що випущено до 2002 року, варто перевіряти особливо ретельно, а збут може знаходити тільки в регіонах. До числа не відповідаючим сучасним технічним нормативам відносяться автомобілі, випущені в Європейському Союзі до 1996 року, в Китаї та Індії - до 2004 року включно, в Кореї та Канаді - до 2000 року, в Японії - до 1997 року і в Малайзії - до 2002 року . Всі ці автомобілі зараз не відповідають технічному регламенту "Про вимоги до викидів автомобільною технікою, що випускається в обіг на території України, шкідливих (забруднюючих) речовин". Стосовно до комерційної техніки граничними роками випуск , старше яких дефектувати техніку і виділяти придатні або придатні для відновлення агрегати вважається недоцільним або невигідним являються 1995...1999. Для комерційної техніки найбільш актуальна група - машини молодше 1999 року, найбільш затребувані запчастини з іноземних автомобілів, а серед них лідирують Volvo і Scania.

Таким чином, резюмуючи , можна зробити наступний принциповий висновок: технологічний процес утилізації включає три основних етапи:

1. приймання та діагностування (пост № 1);

2. осушка, демонтаж агрегатів і кузовних елементів (пост № 2);

3. детальне розбирання агрегатів і вузлів, сортування за видами матеріалів, подрібнення (дільничні роботи).

Роботу постів підприємства можна представити як двофазну систему масового обслуговування і використовуючи її математичний апарат, визначати основні характеристики з урахуванням виробничо-технологічних умов. Роботу дільниць підприємства доцільно представити як систему масового обслуговування з накопичувачем вимог. Така модель буде справедлива вцілому для підприємства утилізації та контактуючих з ним власників машин, або дилерських центрів у рамках програми утилізації .

2.4 Моделювання та оптимізація режиму роботи технологічної лінії утилізації

2.4.1 Оптимізація постових робіт

Перед початком проведення демонтажу агрегатів і вузлів з поступивших на утилізацію техніки виробляється її експертна оцінка спеціалістом підприємства. Встановлюється фірма-виробник, її модель, вік і технічний стан, включаючи огляд окремих компонентів. З врахуванням проведеного огляду розробляється індивідуальна схема розбирання.

У загальному випадку для вдосконалення робіт з утилізації машин, а також скорочення втрат із-за безповоротньо втрачених, але при цьому придатних до подальшого використання або відновленню агрегатів і вузлів у пропонованій нами технологічному ланцюжку передбачено проведення вхідного поелементного діагностування.

Таким чином, послідовне проведення робіт з діагностування та утилізації являє собою двофазну систему сервісного обслуговування, на яку надходить ймовірнісний потік відповідних вимог з господарств або від індивідуальних власників техніки.

На підставі безлічі раніше наведених досліджень в області технічного сервісу, включаючи [47, 17], потоки вимог на обслуговування розглянутого виду можна прийняти як Пуассонівсі у вигляді (2.1).

Відповідно для вирішення завдань обслуговування і в даному випадку можна застосовувати методи ТМО. Слід також зазначити, що чисельними розрахунками доведено, що при інших законах розподілу щільності потоку вимог з достатньою точністю можна застосовувати методи ТМО [34].

Оскільки замовлення на утилізацію в загальному випадку надходять від безлічі господарств, торгово-обслуговуючих підприємств і власників машин, то потік вимог на обслуговування буде необмеженим.

Утворення черги можливе як перед першою фазою на діагностування, так і перед другою - безпосередньо на утилізацію. Відповідна принципова схема функціонування розімкнутої двохфазної СМО з необмеженим потоком вимог з очікуванням перед першою і другою фазами представлена на рис. 2.7.

Рис. 2.7. Принципова схема роботи двофазної СМО з очікуванням

Середня щільність потоку вимог на обслуговування машин л та інтенсівності їх обслуговування м₁, м₂ в обох фазах визначається за аналогією з попередніми випадками:

 (2.6)

де - середній проміжок часу між моментами надходження машин на утилізацію, год;

- середня тривалість одного обслуговування в першій і другій фазі, 1/год.

Критерій оптимальності для визначення параметрів технологічних процесів доцільно вибрати таким, щоб він враховував економічні інтереси як підприємства утилізації, так і замовників його послуг. Таким критерієм є мінімум суми втрат від простоїв машин, що обслуговуються, а також постів діагностування та утилізації у вигляді:

, (2.7)

де т_О1, т_О2 - кількість обслуговуваємих і очікуючих обслуговування машин перед першою (діагностування) і другою (утилізація) фазами (постами);

С_т - середня вартість однієї години (дня) простою машини , грн;

P_О1, Р_О2 - ймовірність простою відповідно першої і другої фаз (постів);

С_Ф1, С_Ф2 - вартість однієї години (дня) простою відповідно першої і другої фаз (постів), грн/год.

Для забезпечення стабільності результатів оптимізації в даному випадку доцільно перейти до безрозмірних відносним затратам:

(2.8)

Значення т_О1, т_О2, Р_О1, Р_О2 визначається загальними методами ТМО з рівності [12]:

(2.9)

(2.10)

(2.11)

(2.12)

(2.13)

Можна визначити також ймовірність одночасного простою постів діагностики та утилізації через відсутність вимог по формулі:

(2.14)

Значення л, м₁, м₂ визначаються за хронометражних та статистичними даними для відповідних технологічних операцій в технології утилізації та діагностування, а також марок автомобілів, тракторів і складних сільськогосподарських машин типу зернозбиральних комбайнів.

Якщо пости діагностування та утилізації протягом робочого дня обслуговують різні марки машин з різними переліками необхідних операцій (залежно від початкового ступеня розукомплектування), то вводиться умовне обслуговування, за яке може бути прийнято, наприклад утилізація трудомісткістю, рівний середньої трудомісткості для конкретного типу машин. Для проведення утилізації, а також відповідного діагностування використовуються як стаціонарні пости у виробничому корпусах переробного підприємства, так і пересувні (мобільні) засоби (про пересувний пост утилізації нижче). При цьому в кожному конконкретному випадку вибирається такий засіб обслуговування з наявних, який забезпечує більш високу якість робіт при менших витратах часу і коштів.

Одним із завдань рішення за критерієм (2.5) є обгрунтування оптимальних співвідношень між щільністю потоку вимог л та інтенсивностями обслуговування м₁ і м₂ за рахунок відповідного підбору кількості постів і майстрів-діагностів, а також слюсарів-розбирачів (для проведеня утилізації).

Крім розглянутого загального спільного вирішення задач діагностування та утилізації машин можливі й інші окремі рішення з урахуванням виробничих особливостей.

2.4.2 Дільничні роботи

Під дільничними роботами на підприємстві маються на увазі: детальне розбирання агрегатів і вузлів з одночасною дефектацією або сортування за видами матеріалів; демонтаж шин з дисків, сортування пластикових деталей за матеріалами, подрібнення або пресування остова (кузова) машини. Для дільничних робіт підприємства утилізації техніки може бути характерна особливість, яка полягає в тому, що агрегати і вузли, підрозібрані кузова, демонтовані пластикові деталі, можуть попередньо збиратися, а потім приймаються групами до переробки: агрегати і вузли.

Принципова схема роботи такої СМО представлена на рис. 2.8 і відповідні математичні моделі будуть справедливі в даному випадку.

До використання подібної математичної моделі прийшов автор роботи, однак він поширював її вцілому на роботу всього підприємств, не звернувши уваги безпосередньо на технологічні процеси.

Для розглянутої системи, такі замовлення попередньо збираються на складі, майданчику очікування і т.д. і через відповідні періоди подаються на обробку. При цьому проміжки часу, через які замовлення подаються на обробку та їх кількість у кожній партії є ймовірними. Таким чином, має місце система масового обслуговування з відмовами за наявності накопичувача заявок, схема якої показана на рис. 2.8 .

Рис. 2.8. Принципова схема роботи СМО з відмовами, при наявності накопичувача вимог (заказів)

За критерій оптимальності доцільно прийняти мінімум суми втрат прибутку від ухода замовлень при заповненому накопичувачі і від простою як накопичувача, так і технологічної лінії (устаткування) через відсутність замовлень при недостатній місткості накопичувача:

, (2.15)

де С_РН - сума втрат за одиницю часу, грн/год, грн/день;

z_РО - кількість втрачених замовлень за одиницю часу, 1/год, 1/день;

С_Р - середній прибуток, пов'язаний з виконанням одного замовлення;

С_Н, С_Т - втрати відповідно від простою накопичувача і технологічної лінії, грн/год, грн/день;

Р_НО - ймовірність відсутності замовлень в накопичувачі.

Значення z_РО і Р_НО визначаються відповідно до загальних методик ТМО з рівностей:

, (2.16)

Підставивши значення z_РО в (2.15), отримаємо розгорнуте вираження критерія оптимальності у функції інтенсивності обслуговування і за аналогією з (2.5) перейдемо до відносних затратат:

(2.17)

Значення Р_ОТК і Р_НО визначаються загальними методами ТМО у вигляді:

, (2.18)

(2.19)

де n - місткість накопичувача за кількістю замовлень; .

Розгорнуте вираження критерію оптимальності відповідно прийме вигляд:

(2.20)

За критерієм оптимальності (2.20) чисельним рішенням можна визначити необхідні оптимальні співвідношення між щільністю потоку вимог л_opt, інтенсивністю їх обслуговування м_opt і місткістю накопичувача n_opt.

При спрощених оперативних розрахунках можна задатися в (2.19) найбільш допустимим значенням ймовірності відмови Р_ОТК=Р_ОТКД і розрахувати відповідну раціональну місткість накопичувача за кількістю n_р вимог за формулою:

(2.21)

Певне значення критерія оптимальності (2.21) при Р_ОТК =Р_ОТКД отримаємо в вигляді:

(2.22)

За критерієм (2.22) при можна визначити оптимальне поєднання щільності потоку вимог л_opt і інтенсивності обслуговування м у вигляді:

(2.23)

Отримані закономірності дозволяють забезпечувати оптимальні показники роботи сервісного відділу сервісного центру з накопичувачем вимог.

Підставивши в (2.20) отримані оптимальні поєднання Р_ОТКД, , можна визначити оптимальну місткість накопичувача n_opt по кількості вимог:

 (2.24)

2.4.3 Особливості праці персоналу, задіяного в технологічних процесах утилізації

У характері праці робітників, зайнятих утилізацією техніки, багато специфічного, таких елементів, які майже не зустрічаються у інших категорій робітників. Насамперед, це високий відсоток ручної праці, рівень механізації праці на цих роботах не перевищує 12...15 %.

Найбільш масовими розбірними зєднаннями є різьбові, які складають 70...80 % від всіх з'єднань автомобіля. Їх розбирання роблять за допомогою ручного або механізованого інструменту.

Кожен робочий пост (робоче місце) згідно з технологічними картами і технічним умовам оснащують універсальним спеціальним і нестандартним обладнанням, інструментами і пристосуваннями. Вибір номенклатури та кількості інструменту проводиться по табелю технологічного обладнання та інструменту, довідників, інструкцій з поточного та капітального ремонту, де вказані рекомендовані набори в залежності від типу рухомого складу і розміру підприємства. Зрозуміло, в нашій країні ніяких рекомендацій з оснащення підприємств не розробляли і навіть не планувалося. Склад рекомендованих наборів характеризуєтся наявністю ключів , необхідних для роботи з усіма роз'ємними з'єднаннями на моделях, які потенційно можуть потрапити на утилізацію.

При цьому розбирання техніки, яка відпрацювла свій термін повинна відбуватися швидко і технологічно ефективно. Час на розбирання автомобіля визначається особливостями його конструкції, конкретними елементами кріплень вузлів, деталей і компонентів, технічною оснащеністю підприємства, наявністю інструкцій з проведення розбирання конкретного виду техніки, його технічним станом і низкою інших причин. За статистикою європейських підприємств по демонтажу та утилізації автомобілів близько 35 % операцій пов'язано з відгвинчуванням різьбових з'єднань, на що витрачається близько 60 % часу [120].

Поряд з особливостями кріпильних елементів економічна ефективність утилізації автомобілів безпосередньо пов'язана з часом на осушення всіх рідин і демонтаж деталей автомобіля, провідні європейські автомобілебудівники останнім часом стали приділяти цим питанням дуже серйозну увагу. При збільшенні часу, що витрачається на осушення і демонтаж агрегатів зі списаної техніки, значно зростає повна вартість її рециклінгу та утилізації.

Аналіз рекомендованих схем і послідовностей розбирання старих автомобілів, складених різними фірмами виробниками легкових автомобілів, показав, що, незважаючи на різні індивідуальні особливості, основні процедури та операції з демонтажу автомобілів аналогічні для більшості легкових автомобілів [114]. Для прискорення демонтажу допускається застосування відрізного механізованого інструменту і газо-електрозварювального устаткування при забезпеченні вимог пожежної безпеки. Різні експлуатаційні рідини повинні зливатися в різні ємності (контейнери). При зливі експлуатаційних рідин і демонтажі піротехнічних систем (подушки безпеки) дотримуються повишених запобіжних заходів. Кожне підприємство з демонтажу та обробці старих автомобілів може дотримуватися рекомендованих схем або вибрати свою, відповідно до реалізованими їх цілями і завданнями.

За ступенем зручності демонтажу компонентів кріпильні елементи, які використовуються в конструкції автомобілів, можна розділити на умовні групи за простотою демонтажу.

Таблиця 2.1. Класифікація кріпильних з'єднань автомобільних компонентів

1. Швидкорозємні зєднання	Магнітне, "липучка", засувка, зажим, кріплення в % або кут обертання, "кнопка", застібка, кліпси, штифт
2. Роз'ємне зєднання	Гвинт, болт, гайка зі зручними головками одного типорозміру під інструмент і доступність для електро/пневмоінструмента. Адгезійне зєднання (зклеювання), що дозволяє бистро розділити без застосування інструмента
	Гвинт, болт, гайка з головками декількох типорозмірів, які потребують заміни інструмента, з доступностью для електро/пневмо-інструменту
	Гвинт, болт, гайка з головками декількох типорозмірів, які потребують заміни інструмента, з утрудненою доступностью для електро/пневмо-інструменту
3. Нерозємні зєднання	Заклепка, пайка, зварювання, спінювання?термопосадка, пресова посадка

Розбирання агрегатів, вузлів проводиться в суворій послідовності, яка передбачена технологічним процесом, із застосуванням необхідного обладнання, пристроїв та інструменту. Технологічний процес розбирання будь-якої машини складається з елементарних прийомів, таких як: відкручування гайок, вивертання болтів, вивертання шпильок, зняття кришок і т.д. В якості технічної документації використовуються технологічні карти (операційні і постові), де записаний весь процес впливу на автомобіль або його агрегат, вказані в певній послідовності операції, їх складові частини, професія виконавців, їх кваліфікація і місця знаходження, інструмент і технологічне оснащення, норми часу, технічні умови та вказівки.

Норма часу складається з норми підготовчо-заключного часу і норми штучного часу. До складу норми штучного часу входять: основний час, допоміжний час, час обслуговування робочого місця, час перерв на відпочинок і природні потреби. У відповідності зі структурною побудовою розрізняють три типи норм: диференційовані, укрупнені та типові. На підприємствах найчастіше використовують укруплені норми часу, які встановлюють не на окрему операцію, а на комплекс невеликих операцій, пов'язаних між собою в технологічному або організаційному відношенні.

Технічно обгрунтована норма часу складається з технічно обгрунтованої норми підготовчо-заключного часу і технічно обгрунтованої норми штучного часу. До складу технічно обгрунтованої норми штучного часу (Т_Ш) входять: основний час (Т_О), допоміжний час (Т_В), час обслуговування робочого місця (Т_ОБС) час перерв на відпочинок і природні потреби (Т_ОТД).

Технічно обгрунтовану норму штучного часу в загальному вигляді визначають за формулою:

Т_Ш = Т_О + Т_В + Т_ОБС + Т_ОТД , (2.25)

Час на обслуговування робочого місця, відпочинок і природні потреби робочого зазвичай обчислюється у відсотках від оперативного часу:

Т_ОП = Т_О+ Т_В, (2.26)

де Т_ОП - оперативний час, хв, тоді технічно обгрунтовану норму штучного часу визначають за формулою:

(2.27)

де - а_обс час на обслуговування робочого місця у відсотках від оперативного часу:

(2.28)

а_від -час перерв на відпочинок і природні потреби робітника в процентах від оперативного часу [88]:

 ( 2.29)

При наявності нормативів часу на елементарні прийоми завдання встановлення витрат часу на використання інструменту зводиться до розчленування операції розбирання машин, на прийоми, які виконуються одним інструментом, визначенню за таблицями нормативів витрат часу на виконання кожного прийому, коригуванні їх за допомогою коефіцієнтів і підсумовування часу виконання прийомів, що виконують одним інструментом.

Методика поелементного нормування [14] здійснюється через таблиці нормативів витрат часу на виконання розбірних прийомів. У нормативних таблицях наведено штучний час на виконання кожного прийому. При користуванні нормативними таблицями, відхилення від нормальних умов роботи повинні бути враховані шляхом множення табличного часу на поправочні коефіцієнти.

Остаточно формулу для розрахунку часу на розбирання можна представити в наступному вигляді:

, (2.30)

де Т_р - витрати часу на розбирання, розраховані за нормативними таблицями,

К_П.Р. - коефіцієнт технологічних перерв при розбиранні.