ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЛИНЕЙНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Пурэвдорж Энхтувшин

Омский государственный университет путей сообшения, г. Омск

Научный руководитель – , к. т.н., доцент ОмГУПС

Компания имеет линейно-функциональную организационную структуру, каждая из существующих железных дорог разбита на отделения, у каждого отделения есть свои линейные предприятия. Одним из таких предприятий является дистанция сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ), сокращенно принято обозначать ШЧ.  Первостепенной задачей ШЧ, в том числе и в условиях рыночных отношений, является не получение прибыли, а качественная техническая эксплуатация устройств СЦБ, находящихся на ее балансе, при которой обеспечивается безопасность и бесперебойность движения поездов по участку железной дороги, обслуживаемому этой дистанцией. Второй по значимости задачей является планомерное сокращение расходов на техническую эксплуатацию устройств СЦБ, повышение производительности труда ее работников [1]. При этом результаты работы дистанции и их качество зависит от множества факторов, связанных с условиями эксплуатации, ресурсообеспеченностью дистанции, квалификацией обслуживающего персонала и т. д. При наличии соответствующей модели, позволяющей дать оценку показателю качества технической эксплуатации, появляется возможность изучить степень влияния тех или иных факторов на результаты работы дистанции, а также дать рекомендации относительно допустимых значений факторов с целью поддержания работы дистанции на требуемом уровне. Следовательно, разработка модели эксплуатационной деятельности дистанции СЦБ является актуальной задачей. 

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Дистанция СЦБ представляет собой [1]:

    производственную систему, на вход которой поступает определенный набор ресурсов, используемый с той или иной степенью эффективности при технической эксплуатации устройств СЦБ; производственный персонал линейных производственных и ремонтно-технологических участков, и других подразделений дистанции; материалы, расходуемые при техническом обслуживании (ТО) и ремонте устройств, включая ЗИП; транспортные средства, необходимые для перевозки людей, приборов и оборудования; измерительные приборы, инструменты и т. д.

На рисунке 1 приведена схема модели эксплуатационной деятельности дистанции сигнализации, централизации и блокировки.

Результат работы дистанции, т. е. качество технической эксплуатации устройств, находящихся на ее балансе, оценивается определенным показателем – числом штрафных баллов Бд за определенный отчетный период. Показатель Бд определяется по сумме штрафных баллов Б, начисленных за отказы и другие нарушения работоспособности устройств, отнесенной к приведенной технической оснащенности дистанции То [1]:

.

Рисунок 1 – Модель эксплуатационной деятельности дистанции СЦБ

Вычисленное значение Бд интерпретируется соответствующей ему категорией качества технической эксплуатации с учетом планируемого значения Бп по данным таблицы 1. 

Таблица 1 – Соответствие между значениями Бд и категориями качества

Значение показателя БД, баллы

Категория качества

от 0 до 10

«отлично»

от 10,1 до Бп (включительно)

«хорошо»

от Бп (исключительно) до 80 (включительно)

«удовлетворительно»

свыше 80

«неудовлетворительно»

Из приведенной на рисунке 1 модели следует очевидный и подтвержденный практикой вывод: результат работы дистанции, показатель Бд, непосредственно зависит от степени ее обеспеченности необходимыми ресурсами, надежности эксплуатируемого оборудования, отказы которых носят исключительно случайный характер и определяются совокупностью факторов внешней среды, а также зависит от квалификации и степени соблюдения технологической и трудовой дисциплины производственным персоналом дистанции. Следовательно, построение детерминированной модели указанного линейного предприятия представляется сложной задачей. Однако, получение экспериментальных оценок возможно с помощью методов имитационного моделирования [2], которые в ряде случаев являются единственно возможными для исследования сложных процессов и систем. Одним из наиболее активно развивающихся и востребованных сегодня отечественных инструментов имитационного моделирования является среда AnyLogic, предоставляющая пользователю возможность удобной визуальной разработки дискретно-событийных моделей на языке высокого уровня Java [4].

С помощью инструмента AnyLogic была разработана имитационная модель эксплуатационной деятельности дистанции СЦБ, учитывающую следующие характеристики:

1) вероятности отказов оборудования четырех групп в зависимости от количества назначаемых баллов (I группа – 24 балла, II группа – 8 баллов, III группа – 6 баллов и IV группа – 4 балла);

2) время устранения отказов каждой группы, представленное как случайная величина с равномерным законом распределения;

3) техническую оснащенность дистанции в зависимости от протяженности основных путей, количества станций и простых стрелок;

4) вероятность ошибочных действий персонала, приводящих к отказу оборудования, и вычисляемую с учетом характера выполняемой работы, степени напряжения, уровня подготовки персонала и эргономических условий [3];

5) вероятность отказа в обслуживании при ограниченном количестве запасных элементов;

6) время ожидания запасных элементов при их отсутствии для отказов различных групп (I-IV).

Модель представляет собой набор переменных связанных между собой как аналитическими зависимостями, так в виде выражений на языке Java. Набор переменных и взаимосвязь между ними показана на рисунке 2.

Модель является стохастической, так как учитывается случайность возникновения отказов I, II, III и IV группы, случайность ошибочных действий персонала, наличия/отсутствия запасных элементов, а также непостоянство времени устранения отказов различных групп, распределенного по равномерному закону в заданном диапазоне. 

Рисунок 2 – Взаимосвязь переменных в разработанной модели

В модели также был разработан графический интерфейс пользователя, позволяющий варьировать значения входных параметров, проводить эксперименты и получать в результате оценки показателя качества технической эксплуатации Бд устройств СЦБ для периода равного 1 год. По полученному значению в соответствии с таблицей 1 определяется категория качества, при этом Бд  принято равным 40. 

В качестве примера были проведены эксперименты для получения оценок показателя качества Бд в зависимости от вероятностей отказа I, II, III и IV группы: , , и . Графическое представление полученных результатов показано на рисунке 3. Для сглаживания экспериментальных данных было применено сглаживание методом скользящего среднего. 

Рисунок 3 – Результаты моделирования

(сплошная – данные эксперимента, штриховая – результат сглаживания)

Таким образом, с помощью современного инструмента имитационного моделирования была разработана стохастическая модель эксплуатационной деятельности линейного предприятия – дистанции СЦБ. Модель учитывает множество факторов, влияющих на показатель качества технической эксплуатации дистанции. Использование разработанной модели позволило получить экспериментальные оценки показателя качества Бд в зависимости от вероятностей отказа I, II, III и IV группы. При этом прослеживается нелинейная зависимость показателя Бд от вероятности отказа I группы в отличие от вероятностей отказов других групп.

Список литературы

1 Сапожников Вл. В. Техническая эксплуатация устройств и систем железнодорожной автоматики и телемеханики [Текст] / Вл. В. Сапожников, , . – М.: Маршрут, 2003. – 336 с.: ил.

2 митационное моделирование. Классика CS [Текст] / В. Кельтон, А. Лоу. – 3-е изд. – СПб.: Питер; Киев: Издательская группа BHV, 2004. – 847 с.: ил.

3 Острейковский, надежности: учебник для вузов [Текст] / . – М.: Высш. шк., 2003. – 463 с.: ил.

4 Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с AnyLogic 5 [Текст] / . – СПб.: БХВ-Петербург, 2006. – 400 с.: ил.