Общие положения комплексной механизации и автоматизации строительных работ

3.	Общие положения комплексной механизации и автоматизации строительных работ
	 Комплект, комплекс, парк и система машин
	 КМА на основе гибких производственных систем
	 Построение робототехнических комплексов

3.1. Комплект, комплекс, парк и система машин

Сложные технологические процессы требуют применения не одной, а целого ряда машин, взаимосвязанных и взаимодействующих. Они должны обеспечить выполнение всех операций строительного процесса.

В строительстве на сегодняшний день создана развитая сеть эксплуатационных предприятий, имеющих строительные машины и оборудование, а также ремонтных заводов и мастерских, обеспечивающих техническое вооружение производства.

	Выпуск новых машин, закупка их за рубежом должны соответствовать как запросам новых технологий, так и предусматривать возможность эксплуатации с существующим парком машин.

Все это требует системного подхода к проблемам проектирования, производства и эксплуатации машин.

	Основной является организационная иерархическая структура, соответствующая уровню обеспечения строительного производства техникой: комплекты машин ; комплексы машин ; парки машин ; систему машин.
	Комплект машин - это совокупность взаимосвязанных технических средств, предназначенных для реализации данного производственного процесса или части его и по своей номенклатуре, количественному составу, техническим параметрам соответствующих условиям и целям этого процесса.
	В комплекте имеется ведущая машина (основная) и дополняющие ее - комплектующие машины и агрегаты.

Например, при строительстве высоких насыпей в комплект машин для комплексной механизации входят :

• основная (ведущая) машина - одноковшовый экскаватор;

• комплектующие - автомобили-самосвалы, бульдозеры, катки для уплотнения грунта, планировщики откосов и т.п.

В ряде случаев комплексная механизация может быть осуществлена одной универсальной машиной (например, скрепером на земляных работах).

Комплект машин, как правило, выполняет часть технологического процесса, но достаточно самостоятельную.

	Комплекс машин - это совокупность взаимосвязанных технических средств или их комплектов, предназначенных для выполнения заданного технологического процесса в целом.

Увязка машин в технологической цепи производится по главному рабочему параметру - производительности, а также по основным конструктивным параметрам- вместимости ковша экскаватора, грузоподъемности транспортных средств и т.д.

Для механизации простых рабочих процессов формируют комплекты машин, обслуживающие так называемые частные потоки : отрывка котлована, планировка грунта, укладка бетона и т.д.

Для выполнения сложных , комплексных процессов и видов работ, образующих специализированные потоки формируют специализированные комплекты машин. Продукцией специализированного потока являются законченные комплексы работ: земляные, отделочные, устройство свайных оснований и т.п.

Для обслуживания объектных потоков (т.е. выполнения всего комплекса работ на объекте) формируют комплекс машин. Комплекс может состоять из нескольких технологически увязанных между собой комплектов для специализированных потоков. Комплекс, по сути, является сводной номенклатурой машин, необходимых для возведения здания или сооружения.

	Парк машин - это совокупность машин, их комплектов и комплексов, предназначенных для выполнения заданных объемов строительно-монтажных работ, выполняемых строительной организацией, трестом, отраслью и т.д.

Взаимосвязь машин в парке не обязательна. Формирование парка строительных машин представляет собой воздействие на парк машин с помощью плановых, экономических и организационно-технических мероприятий с целью приближения его к определенной или оптимальной структуре.[36]

	Под структурой парка понимают совокупность групп строительных машин, выделенных по определенным признакам (по маркам, типоразмерам, возрасту и т.д.) с указанием числа машин в группах или их удельного веса в общем числе.

Иными словами, под структурой парка машин понимается количественное соотношение между машинами одного и того же функционального назначения , но разными по своим производственным возможностям(например, количественное соотношение между погрузчиками малой, средней и большой грузоподъемности) и между машинами разного функционального назначения (например, количественное соотношение между одноковшовыми погрузчиками и экскаваторами, между экскаваторами и скреперами и т.д.)

От того, насколько данная структура парка удовлетворяет потребностям народного хозяйства, во многом зависит эффективность использования техники и стоимость выполняемых ею работ. Поэтому с точки зрения народно-хозяйственных интересов важно обеспечить не только высокое качество и характеристики какого-то определенного типа машин, но и оптимальные пропорции между видами машин, их количеством.



Рациональной или оптимальной следует считать структуру, если соблюдаются следующие условия : 1. По количеству и составу машин парк соответствует объему и характеру работ данной строительной организации. 2. Технический уровень машин и оборудования соответствует уровню технического прогресса в машиностроении и в смежных отраслях, т.е. современные машины, способные обеспечить новейшую технологию. 3. Обеспечена экономическая целесообразность применения данных машин, т.е. обеспечено рациональное соотношение между затратами на изготовление и эксплуатацию парка и экономическим эффектом от его применения.

При формировании парка большое значение имеет выбор способов механизированного производства работ, т.е. технологии процесса.

Например, для разработки мерзлых грунтов можно принять технологию:

• бурение ;

• закладка взрывного вещества ;

• взрыв ;

• погрузка грунта.

Такая технология определяет наличие буровых машин, экскаваторов, самосвалов.

Если основной технологией приняты :

• механическое рыхление;

• выемка грунта.

то парк должен включать мощные рыхлители траншеекопатели.

Возможные технологии (или характерные технологии) должны быть просчитаны и определять структуру парка.

В свою очередь, реальные возможные имеющегося парка машин влияют на принятие того или иного способа механизации. Взаимосвязь технологии видов работ с составом парка машин представлена на рис.3.1.

Для того, чтобы рационально формировать комплекты, комплексы и парки машин нужно :

• иметь машины, обеспечивающие всю технологическую цепь операций;

• иметь машины в необходимом для выполнения этих работ количестве;

• иметь машины, технические характеристики которых, согласованы между собой. Например, самосвалы с емкостью кузова кратной емкости ковша экскаватора; иметь машины с нормированными показателями, т.е. взаимозаменяемые в масштабах организации, отрасли, страны.

Все это обуславливает необходимость создания системы машин, которая дала бы возможность комплектовать из нее парки машин и технологические комплекты.

Программа работ

Объекты: 1,2,…, л, …я

1

л

я

……..

……..

Разновидности работ: 1.1., 1.2.,…………я.к.

1.2.

1.1.

1.3.

л.1.

л.2.

л.3.

я.1.

…..

я.к.

Возможные способы выполнения работ программы

Комплекты или комплексы

к.4.

к.5.

к.6.

к.7.

к.8.

к.1.

к.2.

к.3.

к.9.

Сочетания типоразмеров машин

Парк машин

Рис. 3.1. Структура взаимосвязи программы работ с составом парка машин.



Итак, система машин - это изменяющаяся во времени совокупность машин, автотранспортных средств, ручных машин, вспомогательного оборудования, сформированная на основе технологических требований строительства с учетом перспективы развития объемно-планировачных и конструктивных решений зданий и сооружений и обеспечивающая комплексно-механизированное выполнение строительно-монтажных процессов.[2] Система предусматривает не только существующие и выпускаемые предприятиями машины, но и вновь разрабатываемые и осваиваемые к выпуску в планируемый период, определяет машины, разработка которых необходима в соответствии с изменяющейся технологией, развитием техники. Существующие, выпускаемые и осваевыемые машины, комплекты, комплексы учтены в сводной номенклатуре средств механизации. Такая номенклатура является неотъемлемой частью системы машин.

Состав и структура систем и комплексов СДМ определяются требованиями технологии строительства и эксплуатации зданий, сооружений, дорог, аэродромов и т.д.

Например, дорожные машины должны обеспечивать механизацию и автоматизацию всех технологических операций, составляющих процессы строительства покрытий, содержания и ремонта готового сооружения.

Основными технологическими операциями строительства автомобильной дороги являются:[35]

• подготовка земляного полотна ;

• добыча и приготовление необходимых строительных материалов и их транспортирование;

• постройка водопропускных сооружений , дорожной одежды, переходов и элементов благоустройства.

Системная модель КМА работ по строительству автомобильных дорог представлена на рис.3.2.

Тогда, система машин для КМА строительства автомобильных дорог и аэродромов будет включать пять основных групп машин :

1. Для строительства земляного полотна.

2. Для строительства дорожных одежд и покрытий.

3. Для строительства водопропускных сооружений (труб, мостов и др.) и укрепления откосов.

4. Для добычи и приготовления дорожно-строительных материалов.

5. Технологический транспорт.

Аналогично строится система машин для содержания и ремонта автомобильных дорог и аэродромов, содержащая также пять основных групп машин: (рис....)

1. Для летнего и зимнего содержания.

2. Для маркировки проезжей части, содержания обстановки пути, озеленения и благоустройства.

3. Для ремонта земляного полотна, водоотвода и полосы отвода.

4. Для ремонта и восстановления дорожных одежд и покрытий.

5. Для ремонта и содержания искусственных сооружений.

Параметры входа:

грунт, рельеф, климат,

темп строительства, исходные материалы

Машины для подготовительных работ и строительства водопропускных сооружений

Машины для приготовления строй.материалов, изделий, добычи каменных материалов

Машины для земляных работ

Машины для транспортировки материалов и изделий

Машины для строительства дорожной одежды, обустройства дорог

Параметры выхода, характеризующие соответствие сооружения проекту,

экономичность и т.д.

Рис.3.2. Системная модель КМА по строительству автомобильной дороги.

Параметры входа: состояние сооружения, проезжей части, обочин и т.д.

Машины для летнего и зимнего содержания (уборка, мойка, борьба со снегом и гололедом)

Машины для маркировки покрытий, озеленения и благоустройства

Машины для ремонта земляного полотна, полосы отвода, водоотвода

Машины для восстановления и ремонта покрытий

Машины для ремонта и содержания искусственных сооружений

Параметры выхода, определяющие соответствие требованиям проекта, санитарным и экологическим

нормам

Рис.3.3. Системная модель КМА по содержанию и ремонту автодороги.

Системная модель КМА для видов работ в строительстве будет включать : [2]

1. Земляные и буровзрывные.

2. Свайные.

3. Бетонные и железобетонные .

4. Монтаж строительных конструкций .

5. Монтаж технологического оборудования.

6. Устройство кровель и полов.

7. Отделочные работы.

8. ПРТС работы.

9. Строительство автомобильных дорог.

10. Строительство трубопроводов.

Одним из основных направлений развития КМА в строительстве является последовательный переход к применению систем машин на всех уровнях строительного производства - от оснащения бригад технологическими комплектами средств механизации до формирования крупных машинных парков государственного значения.

Схема развития КМА строительства на базе системы машин представлена на рис.3.4.

Единичные работы

Строительные и дорожные машины

Специализированные транспортн. средства

Сменное рабочее оборудование

Средства малой механизации

Ручные машины

Строительно-монтажные процессы

Комплекты машин

Универсальные машины со смен.оборуд.

Объекты строительства

Комплексы машин для специализ. потоков

Комплексы для однородных и типовых объектов

Условные комплексы для неоднородных и нетиповых объектов

Машинные парки

Маш. парк строит. организации

Маш. парк министерства, объединения

Маш. парк страны

Рис.3.4. Схема развития средств КМА.