Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТРАНСПОРТНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Наукові основи ресурсозбереження
при експлуатації міського
електричного транспорту
05.13.22 –управління проектами та розвиток виробництва
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
доктора технічних наук
Київ –5
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана на кафедрі “Міський електричний транспорт”
Харківської національної академії міського господарства
Міністерства освіти і науки України.
Науковий консультант:
доктор технічних наук, професор
Левковець Петро Романович,
Національний транспортний університет, проректор
Офіційні опоненти:
доктор технічних наук, професор
Ігнатенко Олександр Семенович,
Національна академія державного управління при Президентові України,
професор кафедри управління містом;
доктор технічних наук, профессор
Тартаковський Едуард Давидович,
Українська державна академія залізничного транспорту,
завідувач кафедри експлуатації і ремонту рухомого складу;
доктор технічних наук, професор
Бушуєв Сергій Дмитрович,
Київський національний університет будівництва та архітектури,
завідувач кафедри проектного менеджменту.
Провідна установа:
Придніпровська державна академія будівництва та архітектури,
кафедра менеджменту, маркетингу та управління проектами
Міністерства освіти і науки України, м. Дніпропетровськ
Захист відбудеться 11 березня 2005 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.059.01 в Національному транспортному університеті за адресою: 01010, м. Київ-10, вул. Суворова, 1.
З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного транспортного університету за адресою: 01003, м. Київ-3, вул. Кіквідзе, 42.
Автореферат розісланий 07 лютого 2005 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Мельниченко О.І.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Вступ. Одним з головних напрямків державної економічної політики України, що визначений на законодавчому рівні, є ресурсозбереження. Статистичні дані економічного розвитку нашої країни свідчать, що навіть при загальному падінні обсягів національного валового продукту потреби України в паливно-енергетичних ресурсах за рахунок власних можливостей задовольняються тільки на 47%. При цьому 31% енергоресурсів України втрачається при їх виробництві, транспортуванні та споживанні. Тому спрямованість економіки на ресурсозбереження є пріоритетним шляхом розвитку України.
Актуальність теми. Особливо важливою проблема ресурсозбереження стає в нових економічних умовах господарювання, які визначаються ринковим середовищем, де відмічається значне збільшення цін практично на усі ресурси при обмеженні їх обсягів виробництва або оновлення.
Одним з найбільших споживачів ресурсів в Україні, що забезпечує життєдіяльність міст, є житлово-комунальне господарство, на частку якого припадає майже 20% паливно-енергетичних ресурсів. Житлово-комунальне господарство, до складу якого входить і міський електричний транспорт (МЕТ), на сьогодні недостатньо інтегроване у сферу ринкових відносин, тому дослідження в цьому напрямку є важливими й актуальними.
Міський електричний транспорт залишається найбільш ефективним, економічним, екологічним і доступним видом транспорту, його послугами користується переважна частина населення будь-якого міста. У той же час сучасний стан господарювання в цій підгалузі житлово–комунального господарства визначається як кризовий. Об’єктивна необхідність подолання кризових явищ на міському електротранспорті, стабілізація роботи підприємств галузі і подальший її розвиток потребують пошуку нових форм і методів господарювання, оптимізації організаційних і функціональних структур інтенсифікації виробництва, методів управління, розробки ефективних проектів та організаційних засобів реконструкції, технічного переозброєння підприємств, формування нової ринкової поведінки. Тому спрямованість підприємств міського пасажирського транспорту на підвищення економічної ефективності, що обумовлена переходом до ринкових умов господарювання повинна базуватися на новій системній концепції ресурсозбереження, системі наукових положень управління проектами та розвитку виробництва. Оскільки міський електричний транспорт виконує важливу соціальну роль, то при розгляді більшості окремих факторів господарської діялності використовувати тільки традиційний економічний підхід не достатньо, тим більше, що надання послуг можливе тільки при повному функціонуванні підсистем міського електротранспорту.
Недостатність, а в багатьох напрямках відсутність наукового опрацювання цих питань є одним з головних чинників відставання експлуатаційних показників вітчизняного пасажирського транспорту від світового рівня. При цьому на підприємствах міського електротранспорту мають місце приховані значні резерви, використання яких не потребує пошуку нових джерел ресурсів. Значне скорочення невиробничих витрат та споживання ресурсів може бути досягнуто за рахунок вдосконалення на науковій основі організаційного управління ресурсами, оптимізації структури ресурсних потоків на виробництві.
Значні резерви в підвищенні технічної готовності транспортних засобів, систем їх електропостачання, управління рухом та колійного господарства, а також зниження рівня експлуатаційних витрат можуть бути отримані шляхом удосконалення технології технічного обслуговування та ремонту; створення відповідного інформаційного, нормативного, технологічного і організаційного забезпечення на основі відповідної концепції з урахуванням різних стратегій реалізації у проектах ресурсозбереження.
Дисертаційна робота присвячена вирішенню однієї з найбільш важливих для України проблем - ресурсозбереження за рахунок вдосконалення систем управління ресурсами, їх структури і більш раціонального використання внутрішніх резервів у відповідних проектах інтенсифікації виробництва і праці на міському електричному транспорті.
Розробка системи наукових положень ресурсозбереження при експлуатації рухомого складу міського електротранспорту є актуальною і важливою як для економіки міст, так і для всього господарчого комплексу держави, оскільки забезпечує подальше вдосконалення теорії і практики управління потоками ресурсів.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана відповідно до Державних Програм про розробку та виробництво в Україні нового рухомого складу –трамвая і тролейбуса, затверджених Постановами Кабінету Міністрів України №313–р від 22.10.1991 р., №66–р від 03.02.1992 р. та плану законопроектної роботи на 2003 рік в частині міського електротранспорту, затвердженого Постановою Кабінету Міністрів України №100 від 20.01.2003 р., Державної Програми розвитку нового рухомого складу міського електротранспорту, затвердженої Постановою Кабінету Міністрів України №992 від 01.07.1998 р., Комплексної державної Програми енергозбереження України (1996 р.), галузевих Програм "Наука" в період 1992–рр., а також перспективної галузевої Програми на 2003 –роки, схваленої рішенням колегії Державного комітету України з питань житлово-комунального господарства (Держжитлокомунгоспу України) від 18.06.2003 р. № 24.
Згідно з рішеннями Держжитлокомунгоспу України автор дисертаційної роботи входить до складу його технічної ради та робочої групи з реформування міського господарства і розробки проекту Закону України „Про міський електричний транспорт” (наказ Держжитлокомунгоспу України №2–від 10.07.2002 р.). Дослідження залежностей експлуатаційних витрат та споживання ресурсів виконувалось особисто автором та під його науковим керівництвом згідно з науково-дослідними темами Харківської національної академії міського господарства (ХНАМГ) №1367/95 (держреєстрація №0196U006494), №1416/96 (держреєстрація №0197U009213), №1417/96 (держреєстрація №0102U000862), №1607/2000 (держреєстрація №0102U00863), №1706/2001 (держреєстрація №0302U001404) та ін. і планів відповідно до Регіональних програм з ресурсозбереження та розробки комплексних програм соціально-економічного розвитку Харківської області та міста Харкова до 2010р. (розпорядження Голови Харківської обласної державної адміністрації №977 від 03.12.1999 р., розпорядження Харківського міського Голови №300 від 21.02.2000 р.) з оцінки технічного стану об’єктів господарського комплексу області та подовження їх ресурсу (розпорядження Голови Харківської обласної державної адміністрації №502 від 06.08.2001 р.)
Дисертаційна робота виконана у трьох аспектах: теоретичному, методологічному і прикладному.
Мета і задачі дослідження. Метою роботи є створення наукових основ ресурсозбереження для забезпечення ефективного використання ресурсів на міському електротранспорті за рахунок розробки та практичної реалізації методів, моделей і алгоритмів стратегічного та оперативного управління і оптимізації основних параметрів ресурсної динаміки у проектах ресурсозбереження.
Для досягнення поставленої мети вирішені такі задачі:
Об’єкт дослідження –процеси функціонування міського пасажирського транспорту.
Предмет дослідження –ресурсозбереження при експлуатації міського пасажирського електричного транспорту.
Методи дослідження.
У теоретичному аспекті основою роботи є результати фундаментальних наукових робіт в області управління проектами та розвитку виробництва, основні положення систем управління, які наводятся у працях вітчизняних і зарубіжних вчених. Для досягнення мети в дисертаційній роботі використано теорію управління, теорію масового обслуговування, теорію системного аналізу, а також теорії математичної статистики і ймовірності.
Сформульовані завдання вирішуються із застосуванням методів: математичної статистики і теорії імовірності при встановленні статистичних залежностей обсягів спожитих на експлуатацію ресурсів від умов реалізації руху як в цілому по місту, так і по окремих маршрутах; теорії ігор, зокрема принципу мінімакса, для досягнення мінімальної різниці між ресурсами, потрібними для задоволення попиту, й ресурсами, що можуть надати експлуатаційні підприємства, при максимумі різниць між ресурсами, що надходять ззовні, та потрібними для здійснення транспортної роботи; інструментальних CASE-засобів –BPwin для розробки інформаційної системи та функціональної моделі експлуатації міського електричного транспорту; програмного забезпечення управління проектами на базі MS Project Manager 2003 для планування і управління ресурсами; імітаційного моделювання ресурсоспоживання для обґрунтування рішень, що приймаються на основі наукових досліджень; дисперсійного та кореляційного аналізу складових експлуатаційних витрат при обґрунтуванні показників ресурсоємності транспортних послуг; теорії графів для оцінки пріоритетів вирішення задач; методів математичної обробки експериментальних даних при випробуваннях технічних засобів і обладнання, реалізації запропонованих технологічних методів та ресурсозберігаючої системи утримання, технічного обслуговування та ремонту; натурних експериментів з використанням вимірювальних інструментів, приладів і програмно-обчислювальних комплексів.
Достовірність і обгрунтованість отриманих у дисертації наукових положень і результатів обумовлені використанням сучасних методів математичного моделювання, коректних допущень, перевірених практикою розрахунків, узгодженістю результатів аналітичних та експериментальних досліджень (похибка не перевищує 5%), ефективністю результатів впровадження пропонованих наукових та технічних рішень.
Наукова новизна отриманих результатів полягає у розробці нових теоретичних та прикладних положень ресурсозберігаючої експлуатації міського електротранспорту, реалізація яких через проекти ресурсозбереження у реальному середовищі функціонування забезпечує стратегічне та оперативне управління ресурсами і оптимізацію основних параметрів ресурсної динаміки, зокрема:
- вперше:
Для ефективного використання ресурсів з єдиних системних позицій проведена оцінка рівня ресурсозбереження на міському електотранспорті, виявлені відповідні резерви й визначені основні напрями оптимального їх використання, що дозволяє розробити методологічні аспекти управління відповідними проектами та сформувати множину першочергових задач, що становлять ядро системної моделі функціонування підприємств міського електротранспорту.
- одержали подальший розвиток:
- удосконалено:
Результати дослідження процесів функціонування міського електротранспорту становлять теоретичну основу прийняття управлінських рішень з визначення пріоритетів розробки та впровадження відповідних проектів ресурсозбереження у структурних підрозділах підприємств та окремих маршрутах.
Таким чином, винесені на захист наукові положення і результати дисертаційної роботи складають теоретичну базу для вирішення важливої науково-технічної проблеми України –ресурсозбереження за рахунок вдосконалення систем управління ресурсами, їх структури і більш раціонального використання внутрішніх резервів міського електротранспорту.
Практичне значення отриманих результатів. Матеріали дисертаційної роботи використані при розробці Концепції розвитку міського електротранспорту в Україні та Програми виходу міського електротранспорту з кризового стану. Основні положення дисертаційної роботи також використано в Правилах експлуатації трамвая і тролейбуса (введені в дію з 16.03.1997р.), галузевих комунальних нормах України “ГКН 02.07.005-2001. Витрати електроенергії трамвайними вагонами та тролейбусами. Нормативи. Метод розрахунку” (введені в дію з 01.01.2001р.) та інших, що затверджені як єдині нормативні документи для всіх підприємств електричного транспорту України незалежно від відомчої підпорядкованості. Вони використані при розробці Концепцій і Програм розвитку Харківщини та міста Харкова і нової економічної моделі підприємств електротранспорту.
Основні результати роботи, що були передані до Науково-дослідного та конструкторсько-технологічного інституту міського господарства (м. Київ) і конструкторського бюро “Південне” (м. Дніпропетровськ), використані при розробці технічних вимог на нові трамвайні вагони та тролейбуси і їх документації.
Результати роботи використані при розробці навчальних програм для підвищення кваліфікації інженерно –технічних працівників галузі. Вони складають основу нових навчальних дисциплін "Ресурсозбереження на міському електричному транспорті" та “Ресурсозбереження на підприємствах житлово-комунального господарства” запроваджених у навчальний процес ХНАМГ згідно із статтею 7 Закону України “Про енергозбереження”. Програми цих дисциплін погоджені з Державним комітетом України з енергозбереження 12.04.2001 року.
Результати роботи також використовуються при вивченні спеціальних дисциплін “Технічна експлуатація міського електричного транспорту”, “Ремонт рухомого складу”, “Ремонтно-експлуатаційні підприємства” та при курсовому й дипломному проектуванні з спеціальності 7.092 202 –Електричний транспорт.
Особистий внесок здобувача. Особисто здобувачем опубліковано 14 основних наукових праць [1-14]. У наукових працях, опублікованих зі співавторами, особистий внесок здобувача полягає в наступному: [15] автору належать теоретичні і практичні пропозиції з розробки інформаційних систем управління проектами на МЕТ; [16] –методика оцінки впливу умов експлуатації на технічний ресурс рухомого складу (РС); [17, 22] –методи розрахунку схем та визначення раціональних параметрів протибуксовочних пристроїв; [18] –метод оптимізації елементів конструкції рухомого складу; [19, 23, 25, 26] –математичні моделі дослідження та методи оцінки ефективності системи зменшення нерівномірності струморозподілу на вагонах метрополітену в проектах ресурсозбереження; [20] –технологічне та інформаційне забезпечення системи управління технічним станом РС; [21] –концепція оцінки технічного стану МЕТ; [24] –математична модель для прогнозування надійності тягових електродвигунів рухомого складу; [27] –оцінка методів підвищення коефіцієнта зчеплення колісних пар рейкового рухомого складу; [28] –методика визначення оптимальних параметрів магнітних систем електричних апаратів для зменшення матеріаломісткості; [29] –методика дослідження системи дугогасіння з зменшеною енергією розсіювання; [30] – оптимізація монтажу електрообладнання тролейбусів в проектах модернізації; [31] –аналіз методів підвищення тягових властивостей трамвайних вагонів; [32-34] –формули винаходу; [35] –оцінка факторів реалізації сили тяги; [36] –нова методика розрахунку короткозамикаючих кілець асинхронних двигунів для зменшення їх матеріаломісткості; [37] –автором розроблено методичне забезпечення дослідження витрат електроенергії на підприємствах МЕТ за узагальненими статистичними даними для проектів ресурсозбереження; [38-39] –наукове та практичне забезпечення проектів ресурсозбереження на МЕТ.
Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень доповідалися, обговорювалися і схвалені на міжнародних науково–практичних конференціях: “Проблеми й перспективи ресурсозбереження в житлово–комунальному господарстві” (м.Харків, 1995р.); “Інформаційні технології на транспорті. Стан справ та основні напрямки розвитку” (м.Київ, 1998р.); “Сталий розвиток міст” (м.Харків, 2002р.); “Устойчивое развитие городов. Проблемы и перспективы энерго-, ресурсосбережения жилищно-коммунального хозяйства” (м.Харків, 2003р.); всеукраїнських науково–практичних конференціях „Устойчивое развитие городов. Проблемы реализации реформирования отрасли жилищно-коммунального хозяйства” (м.Харків, 2003р.) і „Устойчивое развитие городов. Реформирование городского электротранспорта, подготовка кадров в свете государственной программы жилищно–коммунального хозяйства Украины” (м.Харків, 2004р.); обласній науково–технічній нараді “Шляхи розвитку та зміцнення матеріально технічної бази підприємств міського електричного транспорту і взаємодія з виробничими підприємствами” (м.Харків, 2001р.); засіданнях Науково-технічних рад Державного комітету України з житлово –комунального господарства (м.Київ, 1994 –рр.); на науково-виробничих нарадах спеціалістів і керівників підприємств, які проводились президією Корпорації підприємств МЕТ України (Донецьк, Запоріжжя, Київ та ін., 1995–2004рр.); науково–технічних конференціях викладачів, аспірантів і співробітників Української державної академії залізничного транспорту (Харків, 1995–рр.); науково–технічних конференціях викладачів і співробітників ХНАМГ ( 1992 –рр.). У повному обсязі дисертаційна робота доповідалась на розширених засіданнях кафедри “Міський електричний транспорт” ХНАМГ у 2003 та 2004 роках та кафедри „Системні методи аналізу в економіці та бізнесі” НТУ за участю членів спеціалізованої ради в 2004 р.
Публікації. За темою дисертації автором опубліковано 49 наукових праць (36 основних і 13 додаткових), серед яких 33 - у наукових журналах і збірниках наукових праць; 5 - тези доповідей на науково-технічних конференціях, 6 - патенти України.
Структура і обсяг роботи. Дисертація містить вступ, 5 розділів, висновки, список використаних джерел і додатки. Обсяг дисертації складає 297 стор., у тому числі 286 стор. основного машинописного тексту, 63 рисунків, 22 таблиці. Список використаних джерел включає 324 найменування. У додатку вміщено також матеріали, що підтверджують апробацію і впровадження результатів роботи.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі розкрито сутність та значущість для народного господарства проблеми раціонального використання ресурсів при експлуатації МЕТ. Відзначено, що ресурсозбереження, зокрема енергозбереження визнано пріоритетним напрямком державної політики України. У зв'язку з цим обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовані її мета і задачі дослідження, визначені її наукова новизна і практичне значення, подано загальну характеристику роботи.
В першому розділі розкрита проблема забезпечення функціонування міського електричного транспорту необхідними ресурсами в умовах невизначеності та наведені основні шляхи її вирішення.
Представлений аналіз фактичного стану ресурсозбереження на міському електротранспорті, його законодавчого, нормативного, технічного і наукового забезпечення та потреби галузі. Виконана соціально-економічна оцінка досліджуваної проблеми ресурсозбереження на МЕТ. Визначено, що в житлово-комунальному господарстві вирішенню проблеми ресурсозбереження не приділялась значна увага, оскільки головними були витратні принципи господарювання. Хоча за останні роки і в цій галузі було прийнято ряд програм з ресурсозбереження, підвищена роль наукового забезпечення, але комплексне наукове вирішення проблеми ресурсозбереження ще не сформовано. Крім того, на підприємствах МЕТ внаслідок нераціонального використання ресурсів збільшується собівартість перевезень, погіршується якість обслуговування та проявляється ряд інших наслідків, що негативно впливають на роботу підприємств у цілому. Тому розробка системи наукових положень ресурсозбереження при експлуатації рухомого складу МЕТ є актуальною і важливою як для економіки міст, так і для всього господарчого комплексу держави.
Розглянуті результати фундаментальних наукових робіт як вітчизняних, так і зарубіжних вчених в області управління проектами та розвитку виробництва з ресурсозбереження, які показують, що проблема раціонального споживання ресурсів є в даний час однією з основних і актуальних наукових проблем. Відзначено, що значний внесок у вирішенні цієї проблеми внесли наукові школи, очолювані такими вченими як П.Р.Левковець, С.Д.Бушуєв, В.А.Рач, А.І.Білоконь, Л.М.Шутенко, Дж.Нейман, Дж.Дантціг та ін. Питанню формування ресурсозберігаючої технічної експлуатації приділяється значна увага в роботах І.П.Курнікова, А.І.Воркута, В.В.Рудзінського –стосовно автомобільного транспорту, В.П.Веклича, І.С.Єфремова, В.Є.Розенфельда, Г.П.Щербини –електричного транспорту, Е.Д.Тартаковського, М.І.Данька, О.Л.Голубенка, Г.К.Гетьмана, В.М.Самсонкіна –залізничного транспорту та багатьох інших вчених.
На основі аналізу наукових досягнень з ресурсозбереження виявлено, що для вирішення проблеми раціонального використання ресурсів при наданні транспортних послуг населенню міським транспортом, необхідно впроваджувати ресурсозберігаючі проекти, технології і режими поряд з використанням стимулів для їх застосування. При цьому, вирішення задач проблеми раціонального використання ресурсів повинно базуватися на науково обґрунтованій концепції ресурсозбереження в нових умовах господарювання як при сучасному складі і стані основних фондів, так і з використанням методів управління проектами, бізнес-процесами, логістики, менеджменту, маркетингу, інжинірингу та можливостей нової техніки.
Відзначено, що міський електричний транспорт слід розглядати як комплексну виробничу багатогранну систему, яка функціонально об’єднує виробничі підприємства й забезпечує потреби населення в перевезеннях; систему, що використовує внутрішні та споживає зовнішні ресурси. Наведено результати дослідження МЕТ при його експлуатації з позиції системного аналізу за критеріями ресурсозбереження. Експлуатація транспорту є комплексним процесом, що складається з трьох підсистем: управління експлуатацією, комерційної та технічної експлуатації. Кожна з цих підсистем має свої функціональні завдання, для виконання яких необхідні відповідні ресурси. Тому для забезпечення ресурсозбереження при експлуатації МЕТ представлені та розглянуті такі рівні розробки та управління проектами: транспортна система міста, підприємства МЕТ, технологічні процеси пасажирських перевезень, утримання, технічного обслуговування та ремонту об’єктів і технічних засобів
Визначені основні ресурси міського електротранспорту, розглянуті їх склад, структура, нормативні вимоги й методи управління ними. Показано, що основними ресурсами для міського електротранспорту є матеріальні, енергетичні, трудові, інформаційні та фінансові, що складають до 85% у собівартості транспортних послуг. Це свідчить про першочерговість прийняття рішень з раціонального використання відповідних ресурсів.
Оцінено рівень ресурсозбереження на МЕТ та виявлено його резерви. Відзначено, що в рамках управління проектами відповідний рівень ресурсозбереження забезпечується процесами управління ресурсами проекту. визначені вимоги до ресурсозбереження та встановлено, що для забезпечення їх виконання на МЕТ потрібно розробити на науковій основі комплекс організаційних, технічних, економічних та соціальних заходів.
Встановлено закономірності ресурсовикористання та обґрунтовані показники оцінки ефективності споживання ресурсів. Зокрема запропоновано оцінювати споживання ресурсів за питомими витратами на одну транспортну послугу. Відзначено, що цей показник за останні шість років збільшився майже в 2,3 раза, в той же час зросли витрати на одиницю пробігу в 2,6 раза, а відношення виручки до витрат зменшилось на 12 % (рис.1).
Систематизовано основні напрямки ресурсозбереження при експлуатації МЕТ в ринковому середовищі. Оскільки ресурсозбереження –організаційна, економічна, технічна, наукова, практична та інформаційна діяльність, методи, процеси, то показано, що ресурсозбереження необхідно розглядати як комплексну систему. Це дає можливість на основі системного аналізу досліджувати складові структури комплексної системи ресурсозбереження.
Запропоновано комплекс проектів ресурсозбереження як визначеної в часі цілеспрямованої сукупності дій і завдань для управління ресурсами, вдосконалення їх структури, оптимізації ресурсних потоків на виробництві і удосконалення організаційного управління, розробки та адаптації математичних моделей для вирішення задач організаційного управління на МЕТ. Основними з проектів (рис. 2) є: дослідження енергоспоживання та встановлення нормативів витрат, оптимізація розподілу ресурсів для підприємств МЕТ і їх структурних підрозділів, модернізація технічних засобів МЕТ, нормування споживання ресурсів, оптимізація розподілу рухомого складу за маршрутами, забезпечення працездатного стану об’єктів та технічних засобів МЕТ, мінімізація втрат у системах електропостачання.
Розроблено структуру наукових основ ресурсозбереження та алгоритм вирішення наукової проблеми (рис.3), сформульовано мету та відповідно до неї завдання дослідження.
Другий розділ присвячено методологічним аспектам управління проектами ресурсозбереженням на МЕТ. Обґрунтовано методологію раціонального управління ресурсами та визначені методологічні аспекти побудови моделей витрат ресурсів. Розроблено ієрархічну структуру задачі з моделювання ресурсовикористання при експлуатації МЕТ (рис. 4).
Експлуатацію міського електричного транспорту пропонується розглядати не тільки як систему за виробничим функціональним призначенням, але і як комплексну соціально-економічну систему: перетворення попиту на транспортні послуги до пасажироперевезень; технологічну систему та систему споживання ресурсів для транспортної роботи. Узагальнено як експлуатація МЕТ потребує витрат певних ресурсів, потрібних для виконання запланованих обсягів транспортної роботи відповідно до попиту на пасажирські перевезення. На основі цього розглядаються методи моделювання процесів ресурсовикористання, системна моделів функціонування, моделі процесів і даних. Обґрунтовані методи формалізації задач ресурсозбереження на МЕТ, які дозволяють вирішувати ці задачі при управлінні відповідними проектами.
Запропоновано концептуальний підхід до формування системної моделі функ-ціонування МЕТ і розроблено системну модель, що базується на принципі функціо-нальної єдності його об’єктів та систем. Це дозволяє розробляти математичні моделі для формулювання завдань проектів з раціонального використання матеріальних, енергетичних, трудових, інформаційних та фінансових ресурсів.Системну мету функціонування МЕТ на i-му проміжку часу можна подати у вигляді
, (1)
де П –прибуток підприємства на i-му проміжку часу при раціональному використанні матеріальних, енергетичних, трудових, інформаційних та фінансових ресурсів на заданому рівні якості обслуговування пасажирів; Дi –доходи підприємства; Si–матеріальні, енергетичні, інформаційні та трудові ресурси, витрачені на функціонування виробничих процесів МЕТ; SHi –накладні витрати на i-му проміжку часу; SAi –амортизаційні нарахування на повне відновлення основних виробничих фондів; і –інтервали часу; І –кількість інтервалів.
Ефективність функціонування МЕТ значною мірою залежить від комплексного вирішення множини задач Зjk , які зорієнтовані на досягнення високих кінцевих результатів діяльності підприємства при раціональному використанні усіх видів ресурсів. Множина задач Зjk,спрямованих на забезпечення необхідного рівня ефективності та якості функціонування МЕТ,яку необхідноформувати з урахуванням організаційних, технологічних, технічних, економічних і соціальних аспектів діяльності підприємства, представлена при декомпозиції як дві підмножини:
Зjk = Зjk {З(1)jk ,З(2)jk }; З(1)jk З(2)jk = Зjk; j = 1,2,...,J; k = 1,2,...,K, (2)
де З(1)jk - підмножина задач, розв’язання яких забезпечує досягнення необхідного рівня ефективності та якості функціонування виробничих процесів МЕТ; З(2)jk - підмножина задач, розв’язання яких забезпечує раціональне використання ресурсів; j –види ресурсів, що використовуються для розв’язання нових оптимізаційних задач; k –етапи життєвого циклу функціонування МЕТ.
Виконана структуризація системної моделі для формування проектів ресурсозбереження на МЕТ у вигляді чотирьох незалежних за характером і критеріями функціонування підсистем: населення з попитом на транспортні послуги; транспортна мережа; виробничо-технологічний потенціал, що включає виробничі об’єкти та рухомий склад, а також споживачів транспортних послуг. Розглянуто виробничо-технологічний потенціал як об'єкт управління, що функціонує в певному середовищі. Розроблена блок-схема управління виробничо-технологічним потенціалом МЕТ. Управління виробничо-технологічним потенціалом здійснюється шляхом зміни структури і параметрів її окремих підсистем. Розглянута система оперативного управління споживанням ресурсів у виробничо-технологічному потенціалі. Розроблені математичні моделі об’єкта дослідження і навколишнього середовища.
Запропоновано нові науково-методичні підходи щодо розв’язання актуальних проблем ресурсозбереження в проектах вдосконалення експлуатації МЕТ та концепцію її структуризації як системно узгодженого комплексу механізмів. Розроблена методологія функціонального моделювання і розробки моделей ресурсозбереження на МЕТ та встановлено зв’язок між моделями процесів та моделями даних експлуатації.
Розглянуто методи управління комунікаціями проектів ресурсозбереження на міському електротранспорті. На основі аналізу сучасного програмного забезпечення, методів та засобів управління і формування ресурсів підприємств обґрунтовано методологію раціонального управління ресурсами та створення баз даних при експлуатації МЕТ. Це дало змогу створити функціональну модель експлуатації для системного аналізу із застосуванням інструментальних CASE-засобів.
Показано, що інформаційна система управління проектом –це організаційно-технологічний комплекс методичних, технічних, програмних і інформаційних засобів, спрямований на підтримку і підвищення ефективності процесів управління проектом. На основі сучасних стандартів управління проектами, зокрема професіональних пакетів Microsoft Project, Spider Project, MS Project Manager 2002, розроблена система управління процесами функціонування підприємств МЕТ.
Розроблено методологічні підходи визначення вимог експлуатації до вдосконалення технічних систем (ТС) МЕТ, що передбачають розглядати ТС з різних сторін: як системно-структурний об'єкт, як об'єкт функціонування і як об'єкт розвитку, який супроводжується інноваційним процесом. Для встановлення закону розвитку ТС МЕТ обгрунтована дворівнева експонентна модель.
Відмічено фактори, що визначають процес модернізації ТС. Це політичні, економічні, соціальні, й інноваційні сторони розвитку ТС, що використовуються для первісної оцінки модернізаційної здатності ТС, а також технологічні, виробничі, експлуатаційні й інноваційні сторони розвитку, які використовується вже при безпосередній оцінці готовності до модернізації ТС. Розглянуто також фактори і встановлено критерії оцінки ризику проведення модернізації технічних систем МЕТ.
У третьому розділі розглянуто питання моделювання використання ресурсів на міському електричному транспорті за ринкових умов. Розроблено математичні моделі системи функціонування МЕТ та енергоспоживання.
У загальному вигляді експлуатація МЕТ представлена моделлю:
(3)
де КЯ - множина показників якості рухомих одиниць; WР - множина показників опору рухові вздовж траси; SТ - множина причин зміни режимів уздовж траси; QЕ - множина показників перевізного процесу вздовж траси (середні дальності поїздок, швидкості сполучення); EЕ - множина показників економічних обмежень (готовність парку, час на перерви, втрати від відмов тощо); UТЕ, PТЕ –підмножини структури та параметрів тягового електроприводу; UПС, PПС–підмножини структури і показників планування кузову і пасажирського салону.
Набір показників, що визначає мінімум спожитих на здійснення заданого обсягу пасажирських перевезень ресурсів при максимумі отриманих доходів розподіляється на три групи: 1) визначення енергетичної досконалості рухомих одиниць, 2) організація експлуатації, за якою можна оцінити відповідність транспортної роботи попитові на транспортні послуги, 3) технологічні процеси, що визначають обсяги експлуатаційних витрат.
Перетворення ресурсів відбувається як у навколишньому середовищі, коли отриманому ресурсу відповідає формування можливості ресурсозабезпечення об'єкта, так і в межах самого об'єкта, коли потреби на досягнення результату діяльності відповідають можливості об'єкта. Стосовно експлуатації міського електротранспорту це означає, що задоволення попиту населення на пасажироперевезення повинно супроводжуватись відповідними сплатами, а забезпеченню необхідних обсягів транспортної роботи мають відповідати організаційні й технічні можливості підприємства.
Таким чином, усталена експлуатація міського електротранспорту означає відповідність чотирьох пар множин потреб та можливостей. Якщо П та М –множини потреб і можливостей, то їх відповідність являє собою трійку множин: Q=(П,М,Q),
де - множина, що визначає закон, за яким здійснюється відповідність. Звідси:
(4)
де qiє ; ТР, Е, Ф та ТП –індекси, означають відповідно транспортну роботу, експлуатаційні можливості підприємства, необхідні кошти на потрібний обсяг транспортних послуг як показник задоволення потреб міського населення; В, З –індекси для позначення внутрішніх та зовнішніх потреб та можливостей.
Очевидно, що коли споживання ресурсів об'єктом дорівнює споживанню навколишнім середовищем, процес є нейтральним; якщо продукування ресурсу від об'єкта менше притоку ресурсу ззовні, то маємо збитковий процес. Для експлуатації міського електротранспорту поняття “збитковість” означає деградацію підприємства і незадоволений попит на транспортні послуги, поняття “прибутковість” –розвиток підприємства та підвищення якості транспортного обслуговування. Таким чином баланси ресурсів S можуть створювати різні комбінації:
Цими комбінаціями вичерпуються всі можливі ситуації, що можуть складатися у сфері транспортного обслуговування: якщо, наприклад, підприємство попередньо знаходилося у стабільному стані і задовольняло попит на перевезення, то поступове зменшення попиту внаслідок появи альтернативних перевізників обумовить, з одного боку, підвищення якості транспортного обслуговування, а з другого, через відповідне зменшення доходів при тих самих обсягах транспортної роботи та збереженні незмінною дотації –може означати початок деградації. Очевидно, що за допомогою цієї моделі можна формувати стратегію змін у господарчій діяльності підприємства відповідно до того чи іншого балансу ресурсів, що складається.
Показано, що неодмінною складовою реформування міського електро-транспорту є впровадження комплексу проектів з енерго- та ресурсозбереження.
Оскільки обсяги ресурсів є функціями різних складових, що повторюються, будь-яка складова х, на яку бажано впливати для удосконалення експлуатаційних показників, може виступати аргументом:
де ЕО –множина показників економічних обмежень; х –будь-які показники експлуатації.
Під х слід розуміти будь-які показники експлуатації, що поодинці або у сукупності з іншими безпосередньо або опосередковано можуть змінювати D та D –кількості одиниць в русі, наповнення і т.п.
Таким чином, удосконалення експлуатації при заданих умовах збитковості полягає у реалізації попередньо оціненої, за методом мінімаксу, ефективності змін тих чи інших показників. Оскільки будь-який показник х можна змінювати тільки дискретно, значення D, D можуть трактуватися як координати точок певної ламаної відповідно до значень х, поданих на рис.5.
Умовою досягнення мінімаксу утвореної таким чином функції є дотик ламаної з побудованим в тих же координатах обмежувальним відрізком. При статистичному трактуванні задачі кутовий коефіцієнт обмежувального відрізку визначається умовною імовірністю Pr(D) досягнення мінімуму та Pr(D) = 1-Pr(D) досягнення максимуму.
Таким чином, необхідність і прийнятність впровадження тих чи інших заходів, яким відповідають зміни показників х, з урахуванням потреб населення та можливостей підприємства оцінюється ступінню наближення ламаної до відрізка Q –(1-Q), і в місці дотику відповідне значення х є оптимальним, що забезпечує мінімум розбіжності між потребою населення та можливостями підприємства при максимумі різниці між потрібними і наданими ресурсами.
Показано, що найвища ефективність експлуатації МЕТ буде при виконанні умови:
(5)
де Vсп.- швидкість сполучення, Lс.–середня дальність поїздки, Lм –пробіг рухомих одиниць, В –розрахункова місткість рухомої одиниці, N- кількість рухомих одиниць, П –пасажиропотік, зi –середній коефіцієнт використання місткості.
Мінімум транспортної роботи і витрат відповідних ресурсів досягається при мінімумі функціоналу
(6)
Розроблена математична модель дозволяє визначати реальні резерви ресурсів, виявити набір показників і сформулювати новий підхід щодо удосконалення експлуатації, виходячи з мінімуму спожитих на здійснення заданого обсягу пасажирських перевезень ресурсів при максимумі отриманих доходів. З точки зору технології, як належно організованої послідовності процесів, просторові та часові функції формування попиту на пасажирські перевезення, що визначаються містобудівними, економічними та соціальними показниками міста, є незалежними і визначають кількісні та якісні показники транспортної роботи рухомого складу. Визначено складові витрат ресурсів. Встановлено, що потрібні ресурси для задоволення попиту населення на пасажирські перевезення визначаються формулою
, (7)
де Nпотр. –потрібна кількість одиниць в русі; Зт.с. –вартість робіт; ссз –середньозважена годинна ставка; kл.п. –коефіцієнт робочого часу лінійних працівників; а –питомі витрати енергії; Vе–експлуатаційна швидкість; Мт.с. –середня маса тари; Нс. –середнє наповнення; Т –діючий тариф; ДЗпотр. –частка витрат, що йде на утримання інфраструктури та інші потреби.
Виконана оцінка ефективності споживання матеріальних і енергетичних ресурсів та використання трудових, інформаційних і фінансових ресурсів на МЕТ. Встановлено вплив організаційних, технічних, економічних, соціальних заходів та підзаходів на загальний рівень ресурсозбереження за видами ресурсів на підприємствах МЕТ. Перелік факторів та ступінь їх впливу на процеси ресурсозбереження підприємствами міського електротранспорту були отримані методами експертних оцінок Делфі.
Розроблено математичну модель витрат електроенергії та обгрунтовано метод визначення витрат електричної енергії на перевезення пасажирів, який ліг в основу галузевих комунальних норм споживання електроенергії, що затверджені для усіх підприємств електротранспорту України незалежно від форм власності.
Математична модель витрат електроенергії, коефіцієнти якої визначені методом найменших квадратів має вигляд:
А=-7929,61+0,4523L1+3,6288L2+0,062174L3, (8)
де L1 –пробіг тролейбусів, L2 –пробіг трамваїв, L3 –загальний обсяг перевезених пасажирів.
Проведений аналіз адекватності моделі за критерієм Ст'юдента показав, що середнє значення похибки складає 3,58%, а найбільша похибка моделі при розрахунках для усіх підприємств України не перевищує 5%.
Виявлено та досліджені фактори, що впливають на перевитрати електроенергії при експлуатації МЕТ. Оцінено вплив режимів буксування і рекуперативного гальмування, режимів ведення рухомого складу та розподілу струмів в силових колах тягового обладнання на споживання енергетичних ресурсів. Виявлено, що втрати енергії при буксуванні рухомих одиниць МЕТ є одним з факторів ресурсовитратності та у осінні та зимові періоди року стають визначальними.
Досліджені процеси струморозподілу у силових колах тягового електрообладнання, нерівномірність яких значного мірою призводить до перевитрат електроенергії. Доведено, що максимальна нерівномірність струморозподілу в силових колах тягового приводу трамвайних вагонів може досягати 50%, а нерівномірність струморозподілу між тяговими двигунами вагонів метрополітену в 1% збільшує витрати електроенергії на 0,16%. Встановлено залежність споживання електроенергії на перевезення пасажирів від коефіцієнту нерівномірності струморозподілу: А = a + b, де А –споживання електроенергії на перевезення пасажирів; a, b –коефіцієнти, що визначають тип рухомого складу та умови руху; л–коефіцієнт нерівномірності струморозподілу.
Досліджено режим рекуперації електричної енергії як основи ресурсозбереження. Показано вплив конструкторських, технологічних та експлуатаційних факторів та тягові властивості рухомого складу.
Проаналізовано вплив технічного стану засобів системи електропостачання МЕТ на рівень ресурсовикористання. Відмічено, що неодмінною складовою втрат електроенергії у системах електропостачання міського електротранспорту є втрати на підвищення опору контактних проводів внаслідок зносу в зоні зупинок, який перевищує знос у середній частині перегону у більше ніж в 2 рази. Виявлено, що зменшення кількості пусків на секції при однакових інших умовах може забезпечувати зниження втрат енергії до 14,6 %.
Досліджено вплив умов експлуатації на показники надійності рухомого складу МЕТ. Розроблено математичні моделі, що враховують зв’язок показників витрат ресурсів з показниками умов експлуатації. Розроблена математична модель оптимізації загального по депо ресурсу рухомого складу з урахуванням умов експлуатації, яка може бути використана для вибору рішень при стратегічному й оперативному управлінні проектами ресурсозбереження. Одержано залежності зміни технічного стану рухомого складу від умов експлуатації з урахуванням таких даних маршрутів: кількість пунктів зупинок, кількість світлофорів, кількість перетинань,кількість поворотів. У результаті регресійного аналізу отримана математична модель, яка показує, що на кількість повернень рухомого складу з лінії найбільший вплив має кількість поворотів на маршруті.
Вирішено задачі управління технічним станом рухомого складу МЕТ як складові управління процесом перевезень в цілому за критерієм мінімуму витрат. Доведено, що управління технічним станом рухомого складу передбачає два основних напрямки: призначення групи рухомих одиниць з відомим станом для роботи у певних умовах, що характеризуються вектором впливів на системи рухомого складу і досягненням таким чином заданого темпу технічної деградації; проведення превентивних технічних впливів на підставі стохастичних моделей зміни ресурсу та індивідуальної інформації про стан систем рухомого складу за допомогою методів і засобів технічної діагностики, відновлення технічних засобів МЕТ. Математично це означає вирішення оптимизаційної задачі
де L - пробіг рухомого складу; W,V - матриці впливу умов експлуатації на темп зниження технічного ресурсу і впливу технічних впливів на темп поновлення ресурсу рухомого складу; ч,о - вагові коефіцієнти; n - кратність міжремонтного циклу за часом T відповідно до прийнятого поділу за групами обладнання.
У четвертому розділі розроблено концепцію і стратегії управління проектами ресурсозбереження при експлуатації міського електричного транспорту та їх технологічне та інформаційне забезпечення..
Розглянуто основні теоретичні аспекти розробки концепції управління проектами ресурсозбереження при експлуатації МЕТ. Показано, що змістом роботи експлуатаційних підприємств повинно бути не виконання запланованого пробігу, а його мінімізація при досягненні максимуму пасажирських перевезень з урахуванням середньої дальності поїздок пасажирів по маршрутах. Це є формулюванням основної засади ресурсозаощадливої експлуатації рухомого складу МЕТ як необхідної передумови ринкового реформування галузі. Призначення будь-яких загальних нормативів є неправомірним і визначення показників оптимальної, тобто ресурсозберігаючої організації експлуатації має бути індивідуалізованим. Єдино виправданим в цих умовах є уповільнення і припинення деградації основних фондів за рахунок зміщення акценту з обсягів транспортної роботи на обсяги транспортних послуг при вимушеному їх зменшенні до соціально - прийнятного мінімуму, а також створення умов для стимулювання ресурсозбереження. За методологічну основу розробки концепції ресурсозберігаючої експлуатації МЕТ прийнято принципи стратегічного менеджменту, які спрямовані на досягнення стратегічних цілей при заданих показниках зовнішнього середовища. Розробка концепції ресурсозбереження базується на взаємозв’язку витрачених ресурсів і отриманих доходів з попитом на транспортні послуги та обсягами транспортної роботи.
Концепція ресурсозбереження узагальнює та розвиває взаємозв’язок витрат ресурсів і отриманих доходів з попитом на транспортні послуги й транспортної роботи. Виявлено та показано вплив складових ресурсозбереження на ефективність роботи транспортних підприємств, розроблено методику врахування цих факторів при функціонуванні міського електричного транспорту. Концепція ресурсозбере-ження стосовно виробничих процесів та матеріальної бази полягає у зменшенні питомого ресурсоспоживання, що досягається мінімізацією енерговитрат на рух, збільшенням конструктивної та експлуатаційної надійності технічних систем, у тому числі за рахунок удосконалення конструкції та модернізації, і поліпшенням організації праці, що може бути реалізовано при впровадженні інформаційного забезпечення всіх виробничих процесів. Вона повинна передбачати систему цілей, ресурсів, обмежень, пріоритетів. Встановлено, що загальні витрати є функцією від управління.
Розроблено стратегію управління проектами ресурсозбереження на МЕТ. Визначено, що функціональний рівень стратегії передбачає дотримання кількох, залежно від специфіки підприємства, окремих, хоч і зв’язаних між собою, стратегій, реалізація яких потребує формулювання відповідних концепцій. Для підприємств МЕТ теоретично головними стратегіями є ринкова та фінансова. Ринкова стратегія вирішує основні питання щодо місця транспортних послуг підприємства міського електротранспорту на загальноміському ринку транспортних послуг, серед яких головним фактором привабливості є розвиток маршрутної мережі. У сучасних умовах головною стає фінансова стратегія, яка, по суті, збігається зі стратегією ресурсозбереження. Сформульовано основні принципи ресурсозаощадливого управління пасажирськими перевезеннями на МЕТ, обгрунтовано шляхи мінімізації транспортної роботи при виконанні запланованого обсягу транспортних послуг. Удосконалення показників конструкції рухомого складу встановлює безпосередній вплив його модернізації на показники енергоспоживання та надійності і, опосередковано - на ресурсоємність транспортних послуг. Питома ресурсоємність транспортної послуги визначається формулою
, (9)
де –експлуатаційна швидкість; –частка пасажирів пільгового контингенту, . –питома доходність маршруту, –питоме ресурсоспоживання.
Видно, що ресурсоємність транспортної послуги буде тим менша, чим вище експлуатаційна швидкість, більша питома доходність і менше питоме ресурсоспоживання. Доведено, що існуюча система планово-попереджувальних ремонтів з жорсткими циклами неспроможна забезпечити належну безвідмовність, оскільки нею запрограмована невідворотність відмов на лінії в періоди між технічними впливами. З цього випливає регулювання строків постановки на технічне обслуговування та їх тривалості виходячи з оцінки поточного стану, залежно від умов експлуатації та конструктивних особливостей рухомого складу.
Для подальшого підвищення ефективності роботи електричного транспорту розроблені бази даних для підприємств МЕТ, що складаються з таких частин: маршрутна система з об’єктами, що безпосередньо відносяться до маршруту, або групи маршрутів –тягові підстанції, контактна мережа, трамвайні колії, технічні засоби управління рухом; депо, рухомий склад та ресурси МЕТ.
Показано, що для раціонального управління проектами ресурсозбереження необхідно враховувати соціальні втрати. В роботі отримана оцінка показників організації експлуатації з урахуванням соціальних втрат і запропоновані теоретичні передумови по організації моніторингу витрат ресурсів при експлуатації МЕТ на прикладі збільшення швидкості сполучення, як енергозаощаджуючого заходу. Доведено, що оцінка ефективності роботи підприємства МЕТ повинна базуватися на концепції повноти достачання мінімуму економічних і соціальних складових видатків та втрат від пасажирських перевезень, грошової оцінки сумарної приведеної міри недосконалості задоволення попиту на транспортні послуги пасажирів, що скористалися транспортом, та грошової оцінки сумарної приведеної міри незадоволеного попиту на транспортні послуги.
П'ятий розділ присвячений реалізації методів і алгоритмів управління проектами ресурсозбереження при експлуатації міського електричного транспорту та їх економічній оцінці..
Розроблено алгоритми управління технічним станом рухомого складу, обґрунтовано використання відповідного програмного забезпечення управління проектами ресурсозбереження при експлуатації МЕТ. Пропонується інформаційна система, до складу якої входять автоматизовані робочі місця різних рівнів. Наведено результати досліджень і практичного використання програмних засобів BPwin та Microsoft Project для підвищення ефективності експлуатації МЕТ при впровадженні проектів ресурсозбереження. Пропонуються алгоритми, які на базі даних експлуатації міського електротранспорту і ресурсних потоків дають можливість забезпечувати працівника, який приймає рішення, необхідною інформацією, а також автоматизувати її обробку. Представлені також алгоритми для визначення загальної трудомісткості робіт з усунення несправностей та відмов з урахуванням видів обладнання, номерів машин, робітників; ранжування відмов та робіт з їх усунення; для визначення витрат на непланові ремонти за трудомісткістю робіт і витратами запчастин, матеріалів та ін. Ці алгоритми реалізуються в автоматизованих робочих місцях спеціалістів депо з відповідним програмним забезпеченням.
Розроблено систему підвищення рівня управління технічним станом рухомого складу на базі діагностування та фірмового обслуговування.
Виконано дослідження та обґрунтовано вимоги до вдосконалення конструкції систем і елементів рухомого складу для підвищення рівня ресурсоощадності. Вдосконалено математичні моделі управління технічними системами на МЕТ, що забезпечує підвищення технічного рівня, ефективності функціонування ТС, зниження витрат на їх експлуатацію, забезпечити зручність роботи обслуговуючого персоналу і т.п.
У формалізованому вигляді постановка цієї задачі представлена як
, (10)
де а –функції, що характеризують властивості ТС; x* –позначення кращого стану ТС; X –безліч можливих станів ТС.
Отримано оцінку чинників витрат ресурсів різними системами, агрегатами, машинами, апаратами рухомого складу, та запропоновано технічні заходи з удосконалення їх конструкції, що дозволяють зменшити обсяги споживання матеріальних, енергетичних, трудових, інформаційних і фінансових ресурсів.
Обґрунтовано метод зменшення втрат енергії у процесі розмикання контактів комутаційних апаратів, розглянуто питання підвищення надійності роботи магнітних систем апаратів захисту електрообладнання шляхом модернізації пристроїв дугогасіння і використання магнітокерованих контактів. Запропоновано конструкцію камери, що дає змогу зменшити величину витрат електроенергії, полегшити процес дугогасіння, знизити інтенсивність зносу матеріалів.
Вдосконалено методи розрахунку магнітних кіл тягових електродвигунів для оптимізації конструктивних параметрів. На основі аналізу терміну служби ізоляції тягових двигунів наведено методику теплового розрахунку багатошарових обмоток, яка дозволяє прогнозувати залишковий ресурс ізоляції. Методика, що реалізована як програмний модуль на ЕОМ, основана на числовому розв’язанні основного рівняння теплопровідності в стаціонарному режимі.
Розроблено новий метод розрахунку тривимірного розподілу густини струму в короткозамкнених кільцях обернених асинхронних двигунів, що дозволяє зменшити їх ресурсомісткість за рахунок оптимізації геометричних параметрів. Це дозволяє розраховувати аналітичним способом активні опори товстих короткозамкнених кілець і вибрати раціональні їх розміри, що забезпечує, в першу чергу, зменшення матеріаломісткості двигунів і споживання матеріальних і енергетичних ресурсів у цілому.
Для ліквідації нерівномірності струморозподілу розроблено спеціальну систему для режимів тяги та гальмування рухомого складу. Запропоновано метод оптимізації просторового розташування високовольтного обладнання на тролейбусах, що дає можливість економити матеріали й знизити втрати електроенергії. Цим в першу чергу досягається зменшення довжини проводів.
Розглянуто методи підвищення надійності електронного обладнання рухомого складу електротранспорту при дії віброударних навантажень. Наведено результати досліджень, що дозволяють провести комплексний аналіз надійності систем керування з урахуванням орієнтації електронних плат щодо кузова рухомого складу і параметрів вібрації. Підвищення надійності електрообладнання й електробезпеки тролейбусів пропонується здійснювати за рахунок гальванічної розв'язки низьковольтних кіл керування, сигналізації і живлення допоміжних споживачів між собою і високовольтним обладнанням.
Проведено оцінку економічної ефективності впровадження ресурсо-зберігаючих організаційно-технічних рішень на основі результатів наукових досліджень. Запропонована методика оцінки економічної ефективності впровадження нових технічних засобів стосовно рухомого складу та методів, моделей і алгоритмів стратегічного та оперативного управління, яка підтвердила можливість одержання кількісних і якісних показників функціонування МЕТ.
Отримана залежність обсягів споживання ресурсів від розглянутих чинників дозволяє за рахунок впровадження наукових основ ресурсозбереження при експлуатації МЕТ на основі розробки й практичної реалізації методів, моделей і алгоритмів стратегічного та оперативного управління і оптимізації основних параметрів ресурсної динаміки підвищити ефективність роботи транспортних підприємств, зокрема зменшити споживання енергетичних ресурсів до 3% та досягти значного соціального ефекту, що підтверджується документами при практичному впровадженні результатів роботи.
Запропоновано науково-практичні рекомендації з реалізації результатів дисертаційної роботи.
ВИСНОВКИ
Дисертаційна робота виконана у трьох аспектах: методологічному, теоретичному й прикладному.
У дисертації наведені теоретичні узагальнення і нове вирішення наукової проблеми –ресурсозбереження на міському електротранспорті за рахунок розробки та практичної реалізації методів, моделей і алгоритмів стратегічного та оперативного управління і оптимізації основних параметрів ресурсної динаміки у проектах забезпечення ефективного використання ресурсів, а саме:
. Міський електротранспорт є складною недостатньо формалізованою системою, що ускладнює науково обґрунтоване вирішення сучасних науково-прикладних завдань організації виробництва, координації управління і оптимізації кінцевих результатів виробничо-господарської діяльності.
На підставі проведення досліджень стану міського електротранспорту запропоновано модель інтегрованої системи, яка включає систему перетворення попиту на транспортні послуги пасажирських перевезень і технологічну систему споживання ресурсів. Декомпозиція інтегрованої системи на окремі системи за критеріями єдності й взаємозв’язку забезпечує ефективну реалізацію алгоритмів оптимального управління і зниження на цій основі до 3% енергоспоживання пасажирських перевезень.
. Враховуючи високу ресурсоємність пасажирських перевезень міським електротранспортом, доведено, що ефективне використання ресурсів за сучасних економічних умов може бути досягнуто за рахунок розробки й практичної реалізації відповідних проектів ресурсозбереження та науково-методичних і техніко-технологічних засобів їх оптимізації.
Для раціонального використання ресурсів з єдиних системних позицій проведена оцінка рівня ресурсозбереження на міському електротранспорті, виявлені відповідні резерви й визначені основні напрями оптимального їх використання, згідно із запропонованими методами систематизації, що дозволило розробити методологічні аспекти управління відповідними проектами і сформувати множину першочергових задач, що становлять ядро системної моделі функціонування підприємств міського електротранспорту.
. Для якісної і кількісної оцінки ефективності ресурсоспоживання запропоновані системні критерії, оптимізації основних показників виробничо-господарської і фінансово-економічної діяльності підприємств міського електротранспорту при розробці й реалізації проектів розвитку виробництва, орієнтованих на раціональне використання трудових, енергетичних, фінансових і матеріальних ресурсів.
Визначено основні параметри ресурсної динаміки, що характеризують рівень використання ресурсів у часі та здійснена оптимізація ресурсних потоків на виробництві. Ефективність споживання трудових енергетичних, матеріальних і інформаційних ресурсів забезпечується за рахунок розробки і реалізації моделей взаємозв’язку кінцевих результатів функціонування міського електротранспорту з основними факторами виробничо-господарської діяльності та параметрами ресурсної динаміки.
. Сформульована концепція та визначені стратегії управління проектами ресурсозбереження на міському електротранспорті, що базуються на діалектичній єдності витрачених ресурсів і отриманих доходів (кінцевих результатів) функціонування процесів і систем пасажирських перевезень.
Доведено, що основним змістом роботи підприємств міського електротранспорту повинно бути не виконання запланованого пробігу транспортних засобів, а його мінімізація при досягненні максимальних обсягів пасажирських перевезень і доходів з урахуванням середньої дальності поїздок та якості транспортного обслуговування пасажирів.
. Розроблено на множині задач системну модель функціонування міського електротранспорту, здійснена її структуризація стосовно заданого об’єкта дослідження та обґрунтовано вибір програмного забезпечення управління проектами ресурсозбереження. Запропонована модель дозволяє адекватно формалізувати виробничі процеси міського електротранспорту і на основі єдиних критеріїв системної ефективності оптимізовувати кількісні і якісні показники фактичного використання матеріальних, енергетичних, трудових, інформаційних і фінансових ресурсів.
. Для окремих задач системної моделі розроблено математичні моделі їх вирішення та оптимізації у реальному середовищі функціонування. При цьому здійснено математичне моделювання функціонування підприємств та окремих процесів споживання ресурсів, формування та задоволення попиту на пасажирські перевезення, що дозволяє враховувати (визначати) реальні резерви ресурсів й формувати множину відповідних показників оптимізації. Реалізація такого підходу забезпечує суттєве поліпшення роботи міського електротранспорту, мінімізуючи трудові, енергетичні, матеріальні й фінансові ресурси на здійснення заданих обсягів пасажирських перевезень і максимізуючи отримані від них доходи.
. Розроблено математичну модель взаємозв’язку процесів витрат ресурсів із зовнішнім середовищем функціонування, яка дозволяє оптимізувати ресурс рухомого складу з урахуванням умов і режиму його цільового використання за призначенням і формувати раціональні рішення при стратегічному й оперативному управлінні проектами ресурсозбереження. Запропонована модель є конструктивною основою для організації моніторингу ресурсовикористання на підприємствах міського електротранспорту.
. Отримала подальший розвиток теорія ідентифікації, що дозволило адекватно описати структуру і параметри моделі взаємозв’язку транспортної роботи з необхідними ресурсами та кінцевими результатами її здійснення. Адекватність запропонованої моделі знаходиться в допустимих межах (похибка не перевищує 5 %).
. Розроблено математичну модель енергоспоживання на міському електротранспорті й виконано дослідження і аналіз факторів, що впливають на перевитрати електроенергії на підприємствах міського електротранспорту. Оцінено вплив режимів буксування і рекуперативного гальмування, режимів ведення рухомого складу та розподілу струмів у силових колах тягового обладнання на споживання енергетичних ресурсів. Показано, наприклад що зміна нерівності струморозподілу між тяговими двигунами вагонів метрополітену на 1% збільшує витрати електроенергії до 0,16%.
Розроблено метод визначення витрат електричної енергії на перевезення пасажирів, який покладений в основу галузевих комунальних норм споживання електроенергії, які затверджені для всіх підприємств України незалежно від форм власності. На підставі комплексного дослідження процесів споживання ресурсів на міському транспорті сформульовано й вирішено оптимізаційну задачу використання ресурсів у реальних умовах функціонування підприємств міського електротранспорту та розроблені методи їх визначення залежно від умов і режимів експлуатації.
Запропоновано варіант структури автоматизованої системи збору та обробки інформації використання ресурсів на міському електротранспорті. Виявлено й показано вплив складових розробленої концепції ресурсозбереження на економічну ефективність роботи транспортних підприємств, розроблено методику врахування цих факторів при функціонуванні міського електротранспорту.
. Розроблено алгоритм і обґрунтовано вибір програмного забезпечення управління проектами ресурсозбереження при експлуатації міського електротранспорту.
Запропоновано математичне забезпечення експлуатації технічних засобів міського електричного транспорту, а також алгоритм для управління потоками ресурсів на підприємствах міського електротранспорту.
Показано ефективність застосування методів ВРwin для розробки інформаційної системи та функціональної моделі експлуатації міського електричного транспорту, а також методів і програмного забезпечення управління проектами на базі MS Project Manager 2003.
Визначені вимоги експлуатації для вдосконалення технічних систем міського електротранспорту, розроблені проекти модернізації технічних засобів на основі реалізації методів і алгоритмів управління проектами ресурсозбереження на міському електротранспорті.
Отримана оцінка чинників витрат ресурсів різними системами, агрегатами, машинами, апаратами рухомого складу, запропоновані технічні заходи з удосконалення їх конструкції з урахуванням останніх досягнень вітчизняної і зарубіжної науки, техніки та технології, що дозволяють зменшити обсяги споживання матеріальних, енергетичних, трудових, інформаційних і фінансових ресурсів.
. Запропоновано методику оцінки економічної ефективності впровадження ресурсозберігаючих організаційно-технічних рішень на основі методів, моделей і алгоритмів стратегічного та оперативного управління у проектах ресурсозбереження на міському електротранспорті, що дозволяє одержати позитивні кількісні і якісні показники.
. Сформульовано практичні рекомендації щодо визначення та вибору стратегій управління ресурсами (ресурсними потоками в проектах ресурсозбереження) при експлуатації міського електротранспорту з урахуванням результатів досліджень та конструкторсько-технологічних факторів і параметрів удосконалених технічних засобів, реалізація яких дозволила значно підвищити ефективність роботи транспортних підприємств, зокрема знизити експлуатаційні витрати на 5,5 %, зменшити споживання енергетичних ресурсів до 3% та підвищити рівень ресурсозбереження на підприємствах міського електротранспорту.
Наукові положення, висновки й рекомендації, отримані в дисертаційній роботі, виконані в ряді практичних розробок для підприємств, організацій і установ, які проектують, виготовляють і експлуатують технічні засоби міського електротранспорту, а також впроваджені в навчальний процес для підготовки спеціалістів.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
Основні праці:
С. 101-106.
21. 10. 96; опубл. 04.03.97.
С. 209-219.
Додаткові праці:
АНОТАЦІЯ
Далека В.Х. Наукові основи ресурсозбереження при експлуатації міського електричного транспорту. –Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.22 –управління проектами та розвиток виробництва, Національний транспортний університет, Київ, 2005.
Дисертаційна робота присвячена вирішенню однієї з найбільш важливих для України проблем - ресурсозбереження за рахунок удосконалення систем управління ресурсами, їх структури у відповідних проектах інтенсифікації виробництва і праці на міськелектротранспорті.
Сформульовані основні положення наукової концепції управління проектами ресурсозбереження на міському електротранспорті, які реалізують принципи системної ефективності використання матеріальних, енергетичних, трудових, інформаційних і фінансових ресурсів.
Наукові основи ресурсозбереження при експлуатації міського електротранспорту cтворено на основі розробки й практичної реалізації методів, моделей і алгоритмів стратегічного та оперативного управління і оптимізації основних параметрів ресурсної динаміки. Наукові результати й практичні рекомендації роботи пропонуються для нормативного забезпечення функціонування міського електротранспорту і встановлення вимог до вдосконалення конструкції його технічних засобів, а також методичного забезпечення підготовки й перепідготовки спеціалістів електричного транспорту.
Ключові слова: управління проектами, міський електричний транспорт, ресурси, ресурсозбереження, модель, якість.
АННОТАЦИЯ
Далека В.Ф. Научные основы ресурсосбережения при эксплуатации городского электрического транспорта. –Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.13.22 –управление проектами и развитие производства, Национальный транспортный университет, Киев, 2005.
Диссертационная работа посвящена решению одной из наиболее важных для Украины проблем - ресурсосбережения за счет совершенствования систем управления ресурсами, их структуры и более рационального использования внутренних резервов в соответствующих проектах интенсификации производства и труда на городском электрическом транспорте.
Показано, что на предприятиях городского электротранспорта еще скрыты значительные резервы, использование которых не требует поиска новых источников ресурсов, а значительное сокращение непроизводственных затрат и потребления ресурсов может быть достигнуто за счет усовершенствования на научной основе организационного управления ресурсами, оптимизации структуры ресурсных потоков на производстве путем внедрения соответствующих проектов ресурсосбережения.
Определены пути усовершенствования технологии технического обслуживания и ремонта; создания соответствующего информационного, программного, нормативного, технологического и организационного обеспечения с учетом ряда стратегий реализации в проектах ресурсосбережения.
Созданы научные основы ресурсосбережения при эксплуатации городского электротранспорта на основе разработки и практической реализации методов, моделей и алгоритмов стратегического и оперативного управления и оптимизации основных параметров ресурсной динамики, которые характеризуют структуру и использование ресурсов во времени в проектах ресурсосбережения.
Исследовано состояние и уровень использования материальных, энергетических, трудовых, информационных и финансовых ресурсов на предприятиях городского электротранспорта. Разработаны математические модели, которые характеризуют влияние условий эксплуатации на показатели надежности подвижного состава. Разработана системная модель эксплуатации городского электротранспорта, которая позволяет проводить оптимизацию управленческих решений с учетом многоаспектного и недостаточно формализованного характера объектов и процессов на электротранспорте.
Установлена связь показателей потребления ресурсов с показателями условий эксплуатации. Разработанная математическая модель оптимизации общего по транспортному предприятию ресурса подвижного состава с учетом условий эксплуатации может быть использована для выбора решений при стратегическом и оперативном управлении проектами ресурсосберегающей эксплуатации. Формализована задача преобразования спроса на транспортные услуги к транспортной работе, потреблению ресурсов и получение доходов.
Разработана математическая модель энергопотребления, выявлены и исследованы факторы, которые влияют на перерасход электроэнергии на предприятиях городского электротранспорта. Оценено влияние режимов буксования и рекуперативного торможения, режимов ведения подвижного состава и распределения токов в силовых цепях тягового электрооборудования на потребление энергетических ресурсов. Разработан метод определения норм электрической энергии на перевозку пассажиров, который положен в основу отраслевых норм потребления электроэнергии, утвержденных для всех предприятий электротранспорта Украины независимо от форм собственности.
Установлены закономерности влияния основных факторов на потребление ресурсов. Обобщены и систематизированы основные направления ресурсосбережения на городском электрическом транспорте.
Обоснован выбор программного обеспечения управления проектами, а также алгоритмы для управления потоками ресурсов на предприятиях городского электротранспорта.
Разработана концепция и принципы оптимизации потребления ресурсов, планирования и стратегического и оперативного управления ресурсосбережением на городском транспорте.
Обоснованы требования к усовершенствованию конструкции систем и элементов подвижного состава для повышения уровня ресурсосбережения, с учетом последних достижений отечественной и зарубежной науки, техники и технологии, которые разрешают уменьшить объемы потребления материальных, энергетических, трудовых, информационных и финансовых ресурсов.
Определены первоочередные задачи, решения которых в ближайшее время может обеспечить повышение уровня ресурсосбережения.
Предложенная методика оценки экономической эффективности внедрения новых технических решений относительно подвижного состава и методов, моделей, алгоритмов стратегического и оперативного управления, подтвердила возможность получения количественных и качественных показателей работы городского электрического транспорта.
Теоретические, методические разработки и практические рекомендации работы могут быть использованы для нормативного обеспечения эксплуатации городского электротранспорта и установления технических требований к конструкции транспортных средств, а также создания методического обеспечения учебных планов подготовки и переподготовки специалистов электрического транспорта.
Ключевые слова: управление проектами, городской электрический транспорт, ресурсы, ресурсосбережение, модель, качество.
THE SUMMARY
Daleka V. F. Scientific bases of the resource-saving at the exploitation of the urban electrical transport. –Manuscript.
Thesis for awarding of a scientific degree of the doctor of the technical science on a speciality 05.13.22 –management by projects and production development, National Transport University, Kyiv, 2005.
Dissertation is devoted to the decision of one of most important for Ukraine problems of resource-saving at effective operation of transport at the expense of improvement of control systems of resources, their structure and more rational use of internal reserves in the appropriate projects of the efficiency raise of manufacture and operation on urban electrical transport.
The paths of improvement of technique of maintenance service and repair are defined; creations of the appropriate information, program, normative, technological and organizational security in view of the different strategies of realization in the projects of improvement of manufacture and control(management) in market conditions.
The scientific basis of resource-saving are created at maintenance of urban electrical transport on the basis of development and practical realization of methods, models both algorithms of strategic and operative control(management) and optimization of basic parameters of resource dynamics. The theoretical and methodical developments and practical recommendations of operation can be used for normative security of maintenance of urban electrical transport and ascertaining of the technical requirements to a construction of means of transport, and also creation of methodical security of the educational plans of preparation and retraining of the experts of urban electrical transport.
Key words: Project management, urban electrical transport, resources, resource-saving, control(management), model, quality.
Далека Василь Хомич
НАУКОВІ ОСНОВИ РЕСУРСОЗБЕРЕЖЕННЯ ПРИ ЕКСПЛУАТАЦІЇ МІСЬКОГО ЕЛЕКТРИЧНОГО ТРАНСПОРТУ
Спеціальність 05.13.22 –управління проектами та розвиток виробництва
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
доктора технічних наук
Відповідальний за випуск : О.І. Мельниченко
Підп. до друку 20.01.2005 Формат 60х84 1/16. Папір офісний.
Друк на ризографі. Умовн.-друк. арк. 1,2 Обл.-вид. арк. 2,0
Тираж 100 прим. Замовл. № 2776.
Харківська національна академія міського господарства
, Харків, вул. Революції, 12
Сектор оперативної поліграфії ІОЦ ХНАМГ
, Харків, вул. Революції, 12