CC BY
33
Технологии производства
СТРУКТУРИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ К ПРОИЗВОДСТВУ АВИАЦИОННОХИМИЧЕСКИХ РАБОТ
К.Ю. ДИБИХИН, соискатель Аэрокосмического института ГОУ ВПО «Оренбургский государственный университет»
В статье дан анализ структуры технологического процесса авиационнохимической обработки полей, в частности, процесса технологической подготовки, концепций его оптимизации.
Современное сельскохозяйственное производство, ввиду больших масштабов и периодичности принимающее промышленные масштабы, использует высокопроизводительные и высокотехнологичные авиационно-химические работы (АХР), обеспечивающие проведение трудоемких технологических операций сельскохозяйственными летательными аппаратами (СЛА) в составе авиационного специализированного комплекса (АСК).
Цель и методика исследований
Технологический процесс проведения АХР представляет собой сложную организационную структуру, которая к началу работ должна соответствовать определенному уровню готовности. В связи с этим складываются предпосылки автоматизации процесса технологической подготовки с целью сокращения времени их проведения и повышения готовности АСК и располагаемого им технологического потенциала. Реализация данных предпосылок предполагает всесторонний анализ технологических структур.
Технологический процесс в АХР содержит вспомогательные, подготовительные, рабочие и заключительную операции [1]. Время,
In clause the analysis of structure of technological process of aviation-chemical processing is given water, in particular, process of technological preparation, concepts of its optimization. Specific preparatory and organizational-administrative actions are analysed.
отводимое на проведение вспомогательной операции Твспм:
Твспм = Ттопл+ Тобсл+ tзaп+ Шрогрева+ + Трул.1+ tвзлеma, (1)
где Ттопл - заправка СЛА топливом;
Тобсл - обслуживание и заправка СЛА химикатами;
tзaп - запуск двигателя;
Шрогрева - прогрев двигателя;
Трул.1 - руление на взлетно-посадочной полосе;
tвзлеma - взлет СЛА.
Время, занимаемое подготовительной операцией Тподг:
Тподг = Тпер. 1 + Поворота, (2)
где Тпер.1 - время перелета СЛА от взлетнопосадочной полосы (ВПП) до обрабатываемого участка;
Шоворота - поворот и выход СЛА на обрабатываемый участок.
Рабочие операции технологического процесса, количество к которых определяется количеством обрабатываемых полей, состоят из отработки некоторого числа гонов - ] и некоторого числа разворотов СЛА - г. Причем, количество разворотов: г = ]-1. Таким образом, время, затрачиваемое на рабочие операции Траб:
к ( п п -1 \
Траб = Е к ■ I Е Т]мож + Е Т,.рзв | , (3)
где Т].пол - время полета на ]-ом участке (гоне) определенного поля;
Тг.рзв - время разворота г-ом участке, т.е. перед ]-ым участком поля.
Между рабочими операциями число подготовительных операций на единицу меньше рабочих операций т = к - 1. Соответственно, время, отво-ди-мое на подготовительную операцию Тподг( раб) :
т . ,
Тподг( раб) = Е т ^ \ рзв + tпер), (4)
1
где tрзв -разворот СЛА и выход на следующий участок обработки;
tпер -перелет СЛА на другое поле.
Время, затрачиваемое на заключительную операцию Тзат, составляет:
лТ Г t ТТ Г t Т Г
закл рзв пер.2 посадки рул.2 , (5)
где tрзв - разворот СЛА и выход на посадку;
Т „ер,2 - перелет СЛА от обрабатываемого участка до ВПП;
t„осaдки - посадка СЁА;
Трул2 - руление на ВПП.
Таким образом, время производственного процесса складывается из времени выполнения технологических операций:
Т = Т + Т д + Т б + Т д( б) + Т (6)
п.п вспм подг раб подг(раб) закл
В приведенном анализе составляющих технологического процесса не отражены предшествующие летной операции подготовительные меропри-
Технологии производства
ятия, обеспечивающие своевременную готовность АСК.
Перечислим мероприятия, подготавливающие проведение АХР и дадим им краткую характеристику.
1. Поступление от хозяйства заявки на проведение АХР.
В заявке указывается:
- шифр работ;
- агротехнические сроки (91-120 день года);
- объем работ в гектарах (га).
2. Согласование планируемых АХР со станцией защиты растений:
- по виду используемых химикатов;
- по планируемому расходу химикатов, кг/га;
- по высоте обработки, м;
- по времени, в сутках, отведенному на проведение АХР.
3. Финансирование заявленных или планируемых АХР.
Включает финансирование:
- закупки химикатов;
- закупки горюче-смазочных материалов (ГСМ) и др.
4. Обследование обрабатываемых площадей для определения:
- длины гона;
- длины перелета;
- высоты обработки;
- планируемого количества затраченных авиадней.
5. Составление программы работ по хозяйствам и включающей:
- шифр работ;
- объем работ в гектарах (га);
- планируемое количество затраченных авиадней;
- планируемый расход химикатов, кг/га;
- длину перелета;
- ширину рабочего захвата;
- высоту обработки;
- время в сутках, отведенное на проведение АХР;
- планируемую производительность, га/ч;
- длину гона;
- агротехнические сроки.
6. Составление летного задания на каждый авиадень.
Летное задание составляется с учетом общего объема АХР, подтвержденного заявками, поступившими от хозяйств. Особо следует отметить следующее: ввиду того, что экипаж воздушного судна, проводящего АХР, подвергается прямому или косвенному воздействию используемых химикатов, время работы экипажа жестко регламентируется.
7. Планирование используемой технологии.
На основе составленного летного задания планируется технология, обусловливающая необходимость максимального согласования возможностей подсистем АСК с целями предстоящих агротех-
нических мероприятий.
8. Мероприятия по подготовке подсистем наземного комплекса.
Подготовка подсистемы наземного комплекса включает рад разнородных мероприятий, обеспечивающих:
- условия базирования с необходимым количеством мест стоянки;
- необходимое количество и состояние ВПП;
- наличие складских помещений;
- наличие авиационно-технической базы;
- средства заправки СЛА;
- средства загрузки химикатов;
- наличие служебно-технических помещений.
9. Мероприятия по подготовке СЛА.
Мероприятия по подготовке СЛА заключаются в приведение их параметров в соответствие с техническими требованиями:
- выбор оптимальных параметров СЛА и сельскохозяйственной ап-паратуры должен производиться с учетом их взаимного влияния друг на друга;
- силовая установка СЛА должна иметь надежную защиту двигателя от попадания в нее посторонних предметов;
- СЛА оборудуется насосом для автономной заправки топливом;
- должна быть обеспечена возможность безопасных полетов на малых высотах над поверхностью обрабатываемых участков;
- при полетах на оперативные точки должна быть обеспечена транспорти-ровка этим же СЛА сельскохозяйственного оборудования, средств заправки топливом и жидкими химикатами, а также средств технического обслуживания: стремянки, чехлы, швартовочные приспособления и др.;
- в СЛА желательно размещение двух легкосъемных или откидываю-щихся сидений для перевозки служебных пассажиров.
- необходима установка на СЛА средств автоматизации выдерживания высоты полета над обрабатываемыми участками на рабочем гоне, выполнения стандартного разворота, включения и выключения сельскохозяйственной аппа-рату-ры, поддержания постоянного соответствия секундного расхода химикатов и рабочей скорости на гоне, отметка нейтральным красителем кромки ширины захвата для исключения из производственного процесса сигнальщиков;
- для сокращения простоев СЛА под погрузкой необходимо проработать вопрос возможности применения съемных баков-контейнеров, предварительно наполненных химикатами, обеспечив их механизированную замену.
10. Мероприятия по подготовке сельскохозяйственного оборудования [2].
Сельскохозяйственное оборудование должно иметь в своем составе:
- аппаратуру для опыливания;
Технологии производства
- аппаратуру для опрыскивания;
- аппаратуру для разбрасывания отравленных зерновых приманок, высе-ва семян многолетних трав и риса;
- аппаратуру для производства малообъемного и ультра - малообъемного опрыскивания.
Наряду с этим [3]:
- сельскохозяйственное оборудование должно быть легкосъемным, обес- печивающим возможность перехода от одного метода авиационно-химических работ к другому при затратах труда не более двух человеко-часов;
- сельскохозяйственное оборудование должно быть выполнено из материалов, не подвергающихся воздействию химикатов;
- сельскохозяйственное оборудование должно обеспечивать удобную бесступенчатую и быструю регулировку секундного выпуска сыпучих и жидких химикатов;
- сельскохозяйственное оборудование должно обеспечивать мелко-, средне- и крупнокапельное опрыскивание, а также регулировку дисперсности;
- управление сельскохозяйственным оборудованием должно осуществляться одной кнопкой, расположенной на штурвальной ручке;
- необходимо обеспечивать надежную отсечку при выключении сельскохозяйственного оборудования со временем срабатывания отсечного устройства не более 1,0 секунды.
- конструкция сельскохозяйственного оборудования должна позволять очистку и дегазацию емкости от химикатов;
- в системе опрыскивателей должно быть устройство, обеспечивающее устойчивое перемешивание суспензий и эмульсий в течение одной минуты до включения сельскохозяйственного оборудования в работу;
- конструкция баков для химикатов должна иметь демпфирующее уст-ройство, исключающее резкое перетекание жидкости при маневрировании;
- конструкция загрузочного бака должна обеспечивать работу со всеми видами используемых химикатов, как жидких, так и порошкообразных, а также возможность механизации процесса загрузки высокотоксичных химикатов;
- конструкция загрузочного бака должна обеспечивать возможность производства его регламентных работ и очистки от ядохимикатов;
11. Мероприятия по подготовке летного состава.
Мероприятия по подготовке летного состава, пилотирующего СЛА, отражают специфику осуществления летной операции при проведении АХР. В связи с этим подготовка летного состава имеет ряд особенностей:
- обеспечение максимальной маневренности используемого СЛА в пространстве, ограниченном конфигурацией обрабатываемых участков;
- приобретение летным составом навыков работы в агрессивной среде.
Подготовительные мероприятия в порядке их проведения, обозначены через затрачиваемое на них время и сведены в таблице 1.
Своевременность и полнота проведения перечисленных подготовительных мероприятий представляет собой сложную управленческую задачу,
Технологии производства
обусловленную противоречием: с одной стороны -необходимость проведения максимально возможного количества мероприятий, с другой - стремление к сокращению затрат времени на их проведение.
Критерием оптимальности распределения подготовительных мероприятий во времени примем сумму затрат и потерь от несвоевременности на-
Табл. 1
Последовательность проведения подготовительных мероприятий
Подготовительное мероприятие Затраты времени, час
м Поступление заявки на проведение АХР 4
12 Согласования со станцией защиты растений 14
13 Финансирование АХР областной администрацией 48
14 Обследование обрабатываемых площадей 24
Составление программы работ по хозяйствам 8
16 Подготовка наземного комплекса 12
17 Составление летного задания на каждый авиадень 4
?8 Планирование используемой технологии 9
19 Подготовка с/х летательного аппарата 24
мо Подготовка с/х оборудования 24
*11 Подготовка летного состава 8
чала АХР:
К = I [([ + Зф + Зи + Зв) + П ио ] Ш1П
I = 1
где - порядковый номер техноло-
гического процесса;
Зк - затраты кадровых ресурсов;
Зф - затраты финансовых ресурсов;
Зи - затраты информационных ресурсов;
Зв - временные затраты;
По - потери от ущерба, наносимого сельскохозяйственным культурам.
Минимизация критерия (7) обусловливает минимизацию затрат времени на реализацию процесса технологической подготовки. Общее время Т, затрачиваемое на проведение подготовительных мероприятий от момента поступления заявки на АХР, с использованием N технологий описывается выражением:
N
Т = 1 (/1 + ^ 2 + ... + ^11), (8)
/=1
где 1=1,...^ - порядковый номер технологического процесса;
— /ц - время проведения подготовительных мероприятий.
При подготовке к реализации одного технологического процесса выражение (8) примет вид:
(9)
Используя значения затрат времени на отдельные подготовительные мероприятия из таблицы 1 получаем значение величины Т:
Т = 4+14 + 48 + 24 + 8 + 12 + 4 + 9 + 24 + 24 + 8 = =179 (час)
Таким образом, время, затрачиваемое на подготовительные мероприятия, направленные на реализацию одного технологического процесса без учета возможности их параллельного проведения, составляет 179 часов.
Совокупность подготовительных мероприятий по одному техноло-гическому процессу
представим элементами множества Т:
Технологии производства
(11)
С целью выявления тенденций сокращения затрат времени, опишем подготовительные мероприятия математической моделью и проведем анализ затрат времени на их реализацию, рассматривая элементы множества -
{ ; Хц как подмножества, на том
основании, что каждый элемент множества Т характеризуется рядом параметров:
- порядковым номером;
- наименованием;
- задействованными в мероприятии подсистемами;
- степенью их участия;
- продолжительностью.
Так, при подготовке технологического процесса одновременно могут проводиться следующие мероприятия:
1. Финансирование АХР областной админис-
трацией - Х3 и обследование обрабатываемых площадей - .
2. Финансирование АХР областной администрацией - Хз , составление программы работ по хозяйствам - Х5 и составление летного задания на каждый авиадень - Х7.
3. Подготовка наземного комплекса - Х 6и составление летного задания на каждый авиадень - Х7.
Математически это описывается как пересечение подмножеств:
Хз п Ха'; (12)
Х3 п Х5 п Х7; (13)
Х6 п Х7- (14)
Они отражают общую тенденцию к снижению затрат времени на процесс технологической подготовки.
Практический выход теоретических аспектов повышения готовности технологического процесса отчасти реализован путем составления организационной диаграммы. Организационная диаграмма последовательности проведения подготовительных мероприятий приведена на рисунке 1.
Таким образом, в критическую последовательность вошли следующие подготовительные мероприятия:
- 1-1 - поступление заявки на проведение АХР;
- $2 - согласования планируемых со станцией защиты растений;
- t^t - обследование обрабатываемых площадей;
- - составление программы работ по хозяйствам;
0 - момент подачи заявки на проведение АХР'
т - момент включения технологического процесса; ^^^щтіческая последовательность.
Рис. 1. Организационная диаграмма подготовительных мероприятий по повышению
готовности технологического процесса
- £ 6 - подготовка наземного комплекса;
- £8 - планирование используемой технологии;
- £ 9 - подготовка летательного аппарата;
- £10- подготовка сельскохозяйственного оборудования;
- £11 - подготовка летного состава.
Произведем расчет затрат времени по критической последовательности:
Т = 4 + 14 + 24 + 8 + 24 + 9 + 24 + 12 + 8 = 127 (час)
Учитывая тот факт, что длительность рабочего дня производителей сельскохозяйственной продукции определяется продолжительностью светлого времени суток и в летнее время составляет до 15 часов, определяем необходимое количество рабочих дней для проведения подготовительных мероприятий:
Технологии производства
127 / 15 = 8,46 (суток)
Следовательно, потребность во времени на проведение подготовительных меро-приятий составляет около восьми суток, что согласуется с реальными средне-статистическими сроками по данным 2 - го летного отряда ПАНХ ФГУАП «Оренбургские авиалинии».
Выводы. Рекомендации
Таким образом, на основе анализа компонент технологического процесса разработана концепция повышения уровня готовности авиационного специализированного комплекса, а анализ технологических структур позволил выявить тенденции к сокращению времени проведения подготовительных мероприятий.
Литература
1. Султанов Н.З., Хибатуллин С.Г. К вопросу об автоматизации техноло-гических режимов проведения авиационно-химических работ. // Тез. докладов V российской научно - технической конференции «Прогрессивные технологии в транспортных системах»/ - Оренбург: ОГУ - 2002. с. 139 - 145.
2. Авиационная сельскохозяйственная аппаратура / С. Попов, П. Битков и др. - М.: Транспорт, 1968.
- 192 с.
3. Авиационно - химические работы: Реферативный сборник № 6.-ГосНИИГА, 1974. - 21 с.
