ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ

Материалы юбилейной конференции, посвященной 80-летию Л.Б. Дмитриева
Ерзин Олег Александрович, канд. техн. наук, доц., Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Шадский Владимир Геннадьевич, канд. техн. наук, Россия, Тула, ЦКБА
ENERGY ANALYSIS OF TECHNOLOGICAL SYSTEMS
Salnikov V.S., Erzin O.A, Shadsky V.G.
The article presents a model of energy production system acting as an evaluation
based on the methodology of technological operations, allows to determine the required
amount of material and energy resources, compare their values are given for different operating conditions and to identify ways to reduce their losses.
Key words: technological system, energy efficiency, control of the process of cutting,
machining centers.
Salnikov Vladimir Sergeevich, doctor of technical science, professor, Russia, Tula,
Tula State University,
Erzin Oleg Aleksandrovich, candidate of technical science, docent, Russia, Tula,
Tula State University,
Shadsky Vladimir Gennadievich candidate of technical science, Russia, Tula, CDBA
УДК 621.87
ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ
ОПЕРАЦИЙ НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
В.Ю. Анцев, А.Н. Шафорост
В статье рассматривается методика снижения энергетических затрат на
промышленных предприятиях путем создания оптимальной структуры транспортноскладской системы.
Ключевые слова: энергосбережение, транспортно-складская система, длительность транспортного цикла, продолжительность включения, структурнопараметрический синтез.
Энергосберегающая политика является государственным приоритетом, определяющим энергетическую безопасность страны. 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;
разработки режимов рационального энергопотребления; внедрения энерго163
Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. Вып. 12. Ч. 1
сберегающих технологий и оборудования.
Потребление электрической энергии производственными предприятиями зависит от целого ряда факторов технологического и производственного характера, к которым можно отнести совокупность способов и
средств осуществления производственного процесса, техническое состояние механического и электрического оборудования, степень его использования.
Основными технологическими причинами, влияющими на удельный расход электрической энергии, являются уровень совершенства технологической схемы и технологического оборудования, удельные нагрузки
на основное оборудование [1].
Значительное влияние на удельный расход электрической энергии
оказывают так же и другие, не менее важные факторы, обусловленные состоянием вспомогательного производственного оборудования. Сюда относятся, прежде всего, техническое состояние электрооборудования и применяемые транспортные средства на предприятии, а так же степень загрузки электрического оборудования.
Таким образом видно, что транспорт является неотъемлемой частью
производственного процесса. В своей очереди транспортно-складская система (ТСС) является основным организующим и связующим звеном производственного процесса, потребляющего в своей работе значительное количество энергетических ресурсов.
ТСС осуществляет доставку заготовок в цех; погрузки и выгрузки
заготовок и необходимую тару для транспортирования и хранения, передачи заготовок от станка к станку и подъемные устройства для установки и
снятия их на станке; транспортировки полуфабрикатов на межоперационный склад; транспортировки готовых деталей на сборку или склад; транспортировки на сборочных участках и на склад готовой продукции; методы
и средства уборки стружки со станка и транспортировки ее к стружкоприемникам.
Особенностью работы подъемно-транспортного электрооборудования, используемого в ТСС заключается в изменении нагрузки в широких
пределах: для механизмов передвижения 0,5…1,0 номинального значения,
подъема 0,12…1,0. Режим работы – повторно-кратковременный при большом числе включений в час, тяжелых условиях работы [2].
Основными показателями работы подъемно-транспортного электрооборудования являются:
продолжительность включения (ПВ);
коэффициент использования по грузоподъемности;
коэффициент использования в течении года;
коэффициент использования в течении суток.
Продолжительность включения вычисляется по следующей формуле:
164
Материалы юбилейной конференции, посвященной 80-летию Л.Б. Дмитриева
ПВ =
tp
100 =
tp
,
t p + t0
где t р - время работы, мин; tц - время цикла, мин; t0 - суммарное время
пауз за цикл, мин.
В свою очередь длительность транспортного цикла зависит от принятого вида маршрута движения - одностороннего, двухстороннего, маятникого или кольцевого[3].
При одностороннем движении длительность транспортного цикла
определяется по формуле:
tц = tдв + t погр + t раз + t з ,
tц
где tдв - время движения, мин; t погр - время погрузки, мин; t раз - время
разгрузки, мин; t з - время задержки, мин.
При маятниковом движении:
tц = tдв + 2(t погр + t раз ) + t з .
При кольцевом движении:
tц = tдв + mt погр + nt раз + t з ,
где m - равно 1 при затухающем грузопотоке, n - равно 1 при нарастающем грузопотоке.
Время движения определяется по формуле:
L
tдв = ,
V
где L - средняя длина пути, м; V - скорость движения, м/мин.
Количество энергетических ресурсов C, которые потребляет ТСС в
своей работе, можно определить по следующей формуле:
С = ϕ0 ⋅η1
η Д .М .
Т
⋅ N ⋅С ,
η ДВ факт ДВ Э
где ϕ0 - среднее значение коэффициента использования двигателей машины в течение рабочего цикла по времени; η1 - коэффициент, учитывающий
потери электроэнергии в агрегатах ТСС; η Д .М . - коэффициент использования двигателя машины по мощности; η ДВ - коэффициент полезного
действия двигателя; Т факт - число часов фактической работы двигателей
агрегатов ТСС; N ДВ - суммарная мощность двигателей, кВт; СЭ - стоимость 1 кВт ⋅ ч силовой электроэнергии, р. / кВт ⋅ ч .
В свою очередь расход электроэнергии по технологическому переделу WΣ можно представить как сумму расходов по отдельным его стадиям или операциям [4]:
165
Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. Вып. 12. Ч. 1
n
WΣ = ∑Wi ,
1
где Wi - расход электроэнергии по отдельным операциям; n - количество
операций.
Соответственно удельный расход электроэнергии на единицу конечной продукции
W = WΣ / QК .П . ,
где QК .П . - объем выпуска конечной продукции.
Показатели электропотребления по любой отдельной технологической операции характеризуются приведенными полными удельными расходами электроэнергии. Для условий однородного производства норма по
отдельной технологической операции Н Ti можно определить из выражения:
Н Ti = WTi / QК .П . ,
где WTi - расход электроэнергии за расчетный период по i-ой технологической операции.
Тогда норму расхода электроэнергии по переделу производства
можно рассчитать суммированием технологических норм ∑ Н Ti . В свою
очередь расход электроэнергии по технологической операции может быть
определен на базе индивидуальных норм расхода
m
и
WTi = ∑ ω К
QК , (m = 1, 2, ..., k , ) ,
1
и
где ωК - индивидуальная норма расхода электроэнергии по k-му механизму
или операции.
Определение индивидуальных норм расхода электроэнергии для
конкретных механизмов и операций зависит от характера потребляемой
мощности и режима работы электроприемников. Для потребителей с постоянным или маломеняющимся графиком нагрузки индивидуальная норма может быть рассчитана исходя из номинальной мощности Pном и нормативных значений коэффициентов загрузки k з и включения kв
и
ωК
= ( Pном k з kв t )Qk−1 ,
где Qk - объем материала (работы) прошедшего (выполненной) через к-й
механизм или операцию.
Определение показателей электропотребления объектов любого
масштаба и любой сложности при выпуске однородной продукции производится путем суммирования технологических норм по отдельным операциям производственного процесса. В этом случае общецеховая норма рас166
Материалы юбилейной конференции, посвященной 80-летию Л.Б. Дмитриева
хода электроэнергии определяется по формуле [4]:
i
n
1
1
Н Цj = ∑ Н Ti + ∑ Н ОЦ .Р ,
где i - число технологических операций по j-му цеху; n - число общецеховых статей расхода (освещение, вентиляция и т. д.); ∑ Н T - норма по техn
нологическим операциям цеха; ∑ Н ОЦ .Р - норма по общецеховым статьям
1
расхода.
Поэтому решать задачу минимизации затрат энергоресурсов при
функционировании транспортно-складской системы предлагается путем
сокращения объема подъемно-транспортных операций за счет создания
оптимальной структуры ТСС для конкретного участка производства, что в
свою очередь позволит снизить длительность цикла транспортных операций, а, следовательно, и остальные показатели энергозатрат.
Для реализации поставленной задачи предлагается использование
методики, реализующий следующий алгоритм проектирования ТСС [5]:
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.
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 [6].
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.
Общее число всех возможных вариантов N определяется как произведение множеств альтернатив, образованных каждой строкой морфологической таблицы [7]:
L
N = ∏ K l = K1K 2 ... K l ... K L ,
i =1
167
Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. Вып. 12. Ч. 1
где K l - число альтернатив для реализации l-и функции или обобщенной
подсистемы; L - общее число всех функций.
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 функциональной 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.
Решение данной задачи позволит создать систему синтеза оптимальной структуры транспортно-складской системы механосборочного
цеха, с одной стороны, позволяющей добиться наибольшей производственной загрузки оборудования, что позволит снизить удельные расходы
электроэнергии в расчете на единицу продукции, с другой – за счет
уменьшения длительности цикла транспортных операций, позволяющей
снизить нормы расхода электроэнергии по технологическим операциям.
Список литературы
1. Рекус Г.Г. Электрооборудование производств: учеб. пособие. М.:
Высш. Шк., 2005. 709 с.
2. Кудрин Б.И. Электрооборудование промышленности: учебник
для студ. Высш. Учеб. Заведений. М.: Издательский центр «Академия»,
2008. 432 с.
3. Юшкевич В.В. Проектирование механосборочного производства:
учебное пособие. Владивосток: ДалГТУ, 2000. 131 с.
4. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий:
учебник для студентов высших учебных заведений. М.: Интермет Инжиниринг, 2005. 672 с.
5. 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.
6. Анцев В.Ю., Шафорост А.Н. Оптимальное проектирование
структуры внутрицехового транспорта машиностроительного предприятия
// Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 6. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012.
С. 118-124.
7. Анцев В.Ю., Шафорост А.Н. Энергоресурсосберегающая методика проектирования структур транспортно-складских систем промышленных предприятий // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 7. Ч. 1.
Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. С. 178-184.
168
Материалы юбилейной конференции, посвященной 80-летию Л.Б. Дмитриева
Анцев Виталий Юрьевич, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой,
anzev@tsu.tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Шафорост Александр Николаевич, асп., shaforost@tsu.tula.ru, Россия, Тула,
Тульский государственный университет
INCREASE ENERGY TRANSPORT OPERATIONS FOR INDUSTRIAL ENTERPRISES
V.Y. Antsev, A.N. Shaforost
This article discusses: a technique to reduce energy consumption in industry by
creating a synthesis of the optimal structure of transport and storage system.
Key words: energy, transport and storage system, the duration of the transport cycle,
duty, structural and parametric synthesis.
Anzev Vitaliy Yurievich, doctor of technical science, professor, manager of
department, anzev@tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Shaforost Alexander Nikolaevich, postgraduate, shaforost@tsu.tula.ru, Russia, Tula,
Tula State University
УДК 621.9
РАЗРЕШЕНИЕ КОНФЛИКТОВ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ
ИНТЕРЕСОВ В ХОДЕ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
А.Н. Иноземцев, Д.И. Троицкий
В данной статье решается задача повышения эффективности и качества
процессов автоматизированной конструкторско-технологической подготовки производства изделий машиностроения на основе предотвращения конфликтов профессиональных интересов между исполнителями данных процессов на основе применения модели проектного решения, обеспечивающей прогнозирование параметров технологичности и логистического риска на этапе конструкторского проектирования, а также
обеспечивающей достоверность формального представления проектного решения.
Ключевые слова: конфликт профессиональных интересов, трудоемкость, логистический риск, жизненный цикл изделия.
В настоящее время практически все основные процессы жизненного
цикла
изделия
(ЖЦИ)
автоматизированы
при
помощи
CAD/CAE/CAM/PLM-решений. Однако вопросы эффективности и оптимальности взаимодействия между участниками конструкторскотехнологической подготовки производства (КТПП) требуют дальнейшего
исследования. Недостаточный уровень рассмотрения таких проблем, как
169