CC BY
60
УДК 629.3.017
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КОМПЛЕКСНОГО КРИТЕРИЯ ПРИСПОСОБЛЕННОСТИ АВТОМОБИЛЯ, ОСНАЩЕННОГО ДИЗЕЛЬНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ К УСЛОВИЯМ НИЗКИХ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУР
Л. Н. Киселева
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ), Россия, г. Омск
Аннотация. В статье рассматривается проблема разработки методики для проведения экспериментальных изысканий по приспособленности дизельного двигателя к эксплуатации в условиях низких отрицательных температур, при использовании камеры холода. Представлен перечень необходимого оборудования для реализации испытаний дизельного двигателя, который был отобран при проведении анализа существующих конструкций. В заключении сообщается об отличии предлагаемой методики проведения испытаний, от существующих.
Ключевые слова: дизельный двигатель, камера холода, низкие отрицательные температуры, автомобиль, комплексный критерий.
Введение
Территория Российской Федерации расположена в умеренном и холодном климатических районах, что отрицательно влияет на ресурс двигателя автомобиля, так как современный парк автомобилей не приспособлен к эксплуатации в особых климатических условиях, а именно к длительному воздействию низких отрицательных температур. В том числе это относится и к автомобилям, оснащенных дизельным двигателем. Как известно, дизельный двигатель отличается
о>,%
экономичностью, высокой мощностью и коэффициентом полезного действия, в отличие от бензинового. Однако, как показала практика, при температуре ниже - 20 градусов возникают проблемы при эксплуатации: низкая температура масла, поступление холодного воздуха и топлива, понижение общего теплового режима двигателя, увеличение сопротивления шин и трансмиссии, аэродинамического
сопротивления приводят к возрастанию пусковых износов и отказов в процессе дальнейшей эксплуатации.
ш ¿я
Ш 731 Ж X И Ш I Л Ш Ш 7 Ж Ш
Месяц
Рис 1. Распределение отказов при эксплуатации автомобиля по месяцам года. 1-двигатель; 2-подвеска;3-рулевой механизм
Сегодня, существует множество способов решения изложенной проблемы, также посвящены многие научные работы исследователей, однако, этого недостаточно для обеспечения безотказной работы автомобиля в суровых климатических условиях, кроме того в недостаточной мере
освящается вопрос, касающийся
определения комплексного критерия оценки приспособленности автомобиля,
оснащенного дизельным двигателем к эксплуатации в условиях низких отрицательных температур.
Актуальность и содержание предлагаемой методики
Комплексный критерий позволит всецело оценить возможности автомобиля, а не отдельно взятых узлов и агрегатов. Комплексный критерий приспособленности автомобиля к эксплуатации в суровых климатических условиях включает в себя определение следующих основных показателей:
- пусковые качества двигателя;
- топливная экономичность;
- безопасность работы автомобиля;
- экологичность автомобиля;
- микроклимат кабины автомобиля;
Для экспериментальной оценки показателей комплексного критерия необходимо разработать методику проведения испытаний автомобиля, оснащенного дизельным двигателем в низкотемпературных условиях, которая позволит определить порядок,
последовательность, время, затраты проводимых исследований.
Особую актуальность излагаемой тематики подтверждает утвержденная президентом Российской Федерации Владимиром Владимировичем Путином
«Стратегия развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года» от 20 февраля 2013 года, в которой упомянуто о проблеме износа основных фондов, особенно, в транспортной сфере, а именно разработка и внедрение современных транспортных средств адаптированных к использованию в арктических условиях, также отмечен дефицит в области науки и технологии технических средств и технических возможностей по изучению, освоению и использованию арктических пространств и ресурсов, о необходимости разработки и внедрения транспортных средств, а также адаптации и использования в арктических условиях.
Таким образом, необходимость проведения экспериментальной оценки согласно комплексному критерию
приспособленности автомобиля к условиям низких отрицательных температур, является основополагающей задачей, так как далеко не всегда существующие методы могут гарантировать безотказную работу автомобиля в суровых климатических условиях.
Рис. 2. Принципиальная схема камеры холода 1 - потребитель; 2 - емкость для жидкости; 3 - насос № 1; 4 - теплообменник; 5 - реле протока; 6 - испаритель/теплообменник; 7 - термобаллон; 8 - сдвоенное реле давления; 9 - компрессор; 10 - реле высокого давления; 11 - конденсатор; 12 - датчик температуры; 13 - насос № 2; 14 - емкость; 15 - ТРВ; 16 - смотровой глазок; 17 - соленоидный вентиль; 18 - фильтр; 19 - ресивер; 20 - редукционный клапан; 21 - манометр; 22 - датчик САУ (система автоматического уровня)
Для проведения комплекса испытаний автомобиля по разрабатываемой методике потребуется испытательная лаборатория с камерой холода, оборудованная следующим специальным оборудованием:
• датчиками системы сбора данных: - датчик температуры нагнетаемого воздуха. Выдает поправочный коэффициент, который РСМ использует для корректного расчета массы воздуха во впускном коллекторе;
- датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) - устройство, предназначенное для оценки количества воздуха, поступающего в двигатель автомобиля. Является одним из датчиков электронных систем управления двигателем автомобиля с впрыском топлива. Датчик массового расхода воздуха может применяться совместно с датчиками температуры воздуха и атмосферного давления, которые корректируют его показания;
- датчик давления топлива - предназначен для измерения текущего давления топлива. Он применяется для управления в системе впрыска Common Rail дизельных двигателей. Датчик устанавливается в топливной рампе;
- датчик детонации - устройство, предназначенное для определения момента возникновения детонации в двигателях внутреннего сгорания, является одним из датчиков электронных систем управления двигателем автомобиля с впрыском топлива;
- датчик температуры охлаждающей жидкости - предназначен для измерения температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя. Датчик включен в систему управления двигателем.
• Платой сбора данных ADLINK Technology Inc.
Сегмент "Измерения и Автоматизация" является одним из ведущих направлений, и включает в себя разработку и производство высокопроизводительных плат аналогового и цифрового ввода / вывода,
многофункциональных устройств сбора данных, промышленных шасси,
коммуникационных плат, контроллеров движения и плат специального назначения в форматах PCI/PCI Express, CompactPCI, PXI.
• Вытяжная катушка для удаления отработавших газов с механическим приводом «SER».
Вытяжная катушка предназначена для удаления выхлопных газов от выхлопной трубы автомобиля на стационарных рабочих местах. Катушка эксплуатируется в составе системы вытяжной вентиляции или подключается непосредственно к вытяжному вентилятору. Состоит из барабана, на котором намотан вытяжной шланг с газоприемной насадкой, а так же монтажной
рамы, на которой крепится барабан с фиксатором и вытяжной вентилятор. Катушка крепится к стене, потолку или устанавливается на поворотной консоли.
• Радиатор системы охлаждения.
Радиатор предназначен для охлаждения нагретой охлаждающей жидкости потоком воздуха. Для увеличения теплоотдачи радиатор имеет специальное трубчатое устройство.
Кроме того одной из важнейших задач является выбор хладагента для холодильной установки. При выборе руководствуются его термодинамическими, теплофизическими, физико-химическими и физиологическими свойствами. Хладагенты не должны быть ядовиты, не должны вызывать удушья и раздражения слизистых оболочек глаз, носа и дыхательных путей человека. Для проведения низкотемпературных испытаний рекомендуется использовать в качестве хладагента Фреон R-404A или R507. Фреон R-404А представляет собой смесь хладонов на базе ГФУ, состоящую из ГФУ-143а/ГФУ-125/ГФУ-134а (52/44/4 массовых процента, разность температур фазового перехода при постоянном давлении, составляет приблизительно 0,6 К, R-125/R-32 - 50 % / 50 %). Фреон R507, представляющий собой азеотропную смесь гидрофторуглеродных (ГФУ) хладонов: R-125 и R-143a, разработан как долгосрочная замена для ГХФУ/ГФУ смеси - хладагента R-502. Хладагент R507 является запатентованным экологически более безопасным озоносберегающим хладагентом (ODP=0), исчерпывающей заменой для R-502. Хладон R507 близко соответствует свойствам R-502, что делает его превосходным выбором для применения в системах низко- и среднетемпературного охлаждения. Поэтому для камеры холода выбираем хладагент R 507, так как его использование приводит к снижению энергозатрат (при заправке хладагент R507 может быть как в жидкой, так и в газообразной форме, что позволяет без труда восстанавливать его нехватку после утечки и последующих ремонтных работ) и он прост в применении.
Давление, Бар.
''■30.00
20:Щ;
шЯЯ °-30 0ЛС 050 °-й0 яйО ОД 050 щШ 1-20 Ш
140: 160 180 ЩЩ Ш 240 :260 2Щ 300 320 34| 360 380 Ш Я 440
Удельная энтальпия, кДЖ/кг
Рис. 3. Термодинамическое поведение смеси азеотропного состава. Фреон Р507
460
При проведении климатических испытаний дизельный двигатель
устанавливается непосредственно в климатической камере. Датчики
подсоединяются через встроенные в камеру разъемы к внешним измерительным комплексам. Оператор закрывает климатическую камеру и инициирует программу вывода климатической камеры на предварительно заданный рабочий режим (процедура программирования рабочего режима климатической камеры зависит от конкретного исполнения камеры).
При проведении климатических испытаний дизельного двигателя в климатической камере следует обратить особое внимание на то, что система автоматики камеры при выходе на рабочий режим или при изменении режима работы ориентируется на показания температурных датчиков камеры, фиксирующих температуру воздуха в рабочем объеме
камеры. При этом возможна ситуация, когда температура объекта исследования (или его отдельных элементов) может быть несколько выше температуры воздуха в камере. Время установления теплового равновесия между объектом исследования и воздухом в камере зависит от теплоемкости объекта, условий теплообмена между объектом и воздухом и может изменяться для разных объектов испытаний. Следовательно, при проведении испытаний нельзя полагаться только лишь на систему автоматики климатической камеры, но и предусмотреть дополнительную систему измерения температуры объекта. Выводы о выходе системы на требуемый температурный уровень делают с учетом показаний датчиков температуры на объекте, что должно найти свое отражение при разработке методики проведения исследования для каждого конкретного объекта.
Камера холода
интерфейс
холодильная машина
Рис. 4. Блок-схема камеры холода
После того, как оператор убедился, что исследуемый объект вышел на заданный температурный уровень и находится при данной температуре некоторый период времени (т.е. объект термостабилизирован), можно приступать к проведению испытаний.
Таким образом, камера холода должна соответствовать, следующим требованиям:
1) Система должна обеспечивать охлаждение объекта климатического испытания до заданной низкой температуры и его последующую термостабилизацию на этом температурном уровне столько, сколько потребуется в соответствии с процедурой данного испытания материла, узла.
2) Испытательный объект должен по возможности находиться при температуре, для которой разрабатывалась методика механического испытания объекта.
3) Холодильная система должна быть легко адаптируема для испытания объектов различных размеров, масс и геометрии.
4) Холодильная система должна быть по возможности индифферентна к вибрации объекта или его смещениям под воздействием ударных нагрузок.
5) Система автоматики должна позволять проводить контролируемое изменение температурных режимов объекта испытаний.
6) Холодильная система должна быть экономически максимально эффективной. Под этим подразумевается обоснованная стоимость и минимально возможное энергопотребление.
Для того чтобы, обеспечить наиболее полное удовлетворение представленных требований необходимо обеспечить предварительно выбранную методику холодильной системы. Определяющими критериями при подборе холодильной системы должна стать ее
холодопроизводительность
Qo
Вт,
Т Т -
ос, з
температура кипения хладагента в испарителе Т0 0С.
Холодопроизводительность можно найти по следующей формуле:
_ (ММоб С р.об + арм С р.арм ) 'ос Тз ) ^ /гр ч
о . л~-ТП V об)
Атр
(1)
где М , М - масса объекта испытания
т об, арм
и вспомогательной арматуры, кг; с с -
^ р.об у р.арм
удельные теплоемкости объекта испытания и вспомогательной арматуры, ДЖ ;
кг ■ К
температуры окружающей среды и заданная минимальная температура объекта, 0С; 2 (Тоб) - теплоприток из окружающей среды
к объекту испытания, как функция температуры объекта; Атр - время выхода
системы на заданный температурный уровень.
В стационарном режиме работы холодопроизводительность должна
компенсировать теплоприток к объекту испытаний 2ТП и всевозможные тепловые
эффекты ^2в, вызванные тепловым и
механическим воздействием на объект в ходе испытания:
2о = 2тп (Тоб)2в. (2)
Выработанный холодильной машиной холод 2о должен быть передан
промежуточному агенту, скажем, воздуху, который и будет непосредственно охлаждать объект испытаний. В системе промежуточным
и
агентом (воздухом) холод Qo должен
вырабатываться холодильной машиной на температурном уровне То (температура кипения хладагента в испарителе):
(3)
То Тз возд.исп. возд.об ,
где АТвоздисп и АТвозд.об - температурные
потери на теплообмен между поверхностью испарителя холодильной машины и воздухом и воздухом - поверхностью объекта испытаний. Расход воздуха и подбор вентилятора осуществляется с учетом балансового соотношения:
т
возд ' Ср.возд\Тос (Тз возд.об)] , (4)
где твозд - массовый расход воздуха, кг/с;
С
р.возд
■ удельная теплоемкость воздуха,
ДЖ кг • К '
Для минимизации тепловых потерь воздуховод, по которому движется холодный воздух, должен быть тщательно теплоизолирован. В том случае, когда по какой-либо причине необходимо повысить температуру объекта испытаний, в воздуховоде предусмотрен нагреватель. Объект испытаний должен быть тщательно теплоизолирован. Хорошая теплоизоляция объекта способствует уменьшению холодопроизводительности Qo холодильной машины, что делает систему более экономичной.
Также проводимые при использовании камеры холода испытания должны включать в себя:
- определение зависимости минимальных пусковых оборотов от температуры (без использования и с использованием средств облегчения пуска); Минимальная пусковая частота вращения коленчатого вала двигателя - это наименьшая для данной температуры окружающего воздуха частота вращения коленчатого вала двигателя, при которой обеспечивается пуск холодного двигателя за две попытки
продолжительностью по 15 с дизельного двигателя с интервалом между попытками 1 мин. Минимальная пусковая частота вращения коленчатого вала двигателя в зависимости от температуры окружающего воздуха определяется для каждого конкретного двигателя на основе экспериментальных данных;
- определение моментов сопротивления прокручиванию коленчатого вала двигателя (без использования и с использованием средств облегчения пуска); Одной из основных причин, затрудняющих пуск двигателя при низких температурах, является повышение вязкости масла и увеличение момента сопротивления прокручиванию коленчатого вала. Поэтому при холодном пуске двигателя необходимо использовать масла с пологой вязкостно-температурной характеристикой. При проверке отсоединяют от секции топливного насоса топливопроводы высокого давления, устанавливают на проверяемую секцию приспособление, а на штуцеры остальных секций слегка навертывают пробки-заглушки для предотвращения разбрызгивания топлива при прокручивании коленчатого вала двигателя. Для облегчения прокручивания снимают с двигателя форсунки. Давление, развиваемое плунжерной парой, проверяют при пусковых частотах вращения кулачкового вала топливного насоса. Для этого, включив подачу топлива и прокручивая коленчатый вал стартером или тяговым стендом, наблюдают за положением стрелки манометра. Если давление окажется ниже установленного значения, плунжерные пары заменяют;
- определение зависимости частоты проворачивания коленчатого вала двигателя от температуры (без использования и с использованием средств облегчения пуска);
- определение предельной температуры надежного пуска двигателя (без использования и с использованием средств облегчения пуска), путем построения совмещенного графика зависимостей минимальных пусковых оборотов и частоты провертывания коленчатого вала двигателя от температуры (предельная температура надежного пуска двигателя - это наиболее низкая температура окружающего воздуха, при которой осуществляется надежный пуск двигателя);
- проверка полученного значения предельной температуры надежного пуска двигателя путем контрольных пусков.
В процессе испытаний необходимо производить измерение следующих параметров:
- температура масла в картере двигателя;
- температура охлаждающей жидкости;
- температура воздуха во впускном трубопроводе;
- температура опор коленчатого вала;
- температура топлива в топливном фильтре и перед ТНВД:
- ток в цепи стартера;
- напряжение на клеммах АКБ.
Перед проведением испытаний и в процессе испытаний необходимо
контролировать свойства моторного масла и топлива (для масла - кинематическая вязкость в заданном диапазоне температур, для топлива - температура застывания, температура фильтруемости, температура помутнения).
Заключение
Таким образом, предлагаемая методика испытаний в отличие от существующих предусматривает определение эффективности мероприятий по облегчению пуска, как по отдельности, так и в комплексе, а так же определение оптимальных режимов работы средств облегчения пуска (по критериям минимального расхода энергии, минимального времени на предпусковую подготовку).
Библиографический список
1. Вашуркин, И.О. Тепловая подготовка и пуск ДВС мобильных транспортных и строительных машин зимой / И. О. Вашуркин. - С-Петербург, Наука, 2002. -145 с.
2. Гаврилов, А. К. Быстрый пуск холодных двигателей / А. К. Гаврилов // Автомобильный транспорт. - 1986. - № 2.- С. 34 - 35.
3. Климатическая камера для испытания автомобилей [Электроный ресурс]. - Режим доступа: http://www.volga-cold.com/index.php?id=90
4. Киселева, Л. Н. Повышение эффективности работы высоковольтной аккумуляторной батареи автомобиля с гибридной силовой установкой в условиях низких отрицательных температур/ Л. Н Киселева, А. А. Гольская, Ю. А. Леденев // Научные труды молодых ученых, аспирантов и студентов: материалы научно-практической конференции, посвященной Дню российской науки / СибАДИ - Омск, 2013. - С. 137 - 139.
5. Компрессоры Danfoss [Электронный ресурс]. - Режим доступа: //http://www.danfoss.com/Russia /Products/Categories/Group/RA/Compressors/Light-Commercial-Compressors / ЫдМ-Соттегаа!-Compressors-R404AR507-220-240V50Hz/dd541fc4-03cd-4464-9355-94e024fcdd8b.html
6. Козлов, В. Е. Особенности эксплуатации автотракторных двигателей зимой / В. Е. Козлов, С. М. Квайт, Ю. П. Чижов. - Л.: Колос, 1977. - 159 с.
7. Коробков, М. В.. Организация подготовки и обеспечение эксплуатации автомобилей в зимний период. М., 1988, (автомоб. трансп. Сер.4, Техн. эксплуатация и ремонт автомобилей: Обзор и информ./ М-во автомоб. трансп. РСФСР, ЦБНТИ; вып. 8).
8. Крамаренко, Г. В. Безгаражное хранение автомобилей при низких температурах / Г. В. Крамаренко, В. Д. Николаев, А. И. Шаталов. - М.: Транспорт, 1984. - 136 с.
9. Микулин, Ю. В. Пуск холодных двигателей при низкой температуре/ Ю. В. Микулин, В. В. Карницкий, Б. А. Энглин - М., Машиностроение, 1971. - 216 с.
10. Робустов, В. В. Системный анализ факторов влияния на успех пуска ДВС в условиях низких отрицательных температур / В. В. Робустов // Омский научный вестник. - 2006. - №3. - С. 100 - 104.
EXPERIMENTAL ASSESSMENT OF COMPLEX CRITERION' INDICATORS OF AUTOMOBILE'S SUITABILITY, EQUIPPED WITH A DIESEL ENGINE, TO CONDITIONS OF LOW NEGATIVE TEMPERATURES
L. N. Kiselyova
Abstract. The paper dwells on the problem of a technique development for carrying out experimental researches on suitability of a diesel engine to operation in the conditions of low negative temperatures using cold chamber. There is presented a list of the necessary equipment for testing the diesel engine which was selected during the analysis of existing constructions. In the conclusion it is reported about difference of the offered technique of testing, from the existing.
Keywords: Diesel engine, cold chamber, low negative temperatures, automobile, complex criterion.
References
1. Vashurkin I. O. Teplovaja podgotovka i pusk DVS mobil'nyh transportnyh i stroitel'nyh mashin zimoj [Thermal preparation and starting internal combustion engines of mobile transport and construction vehicles in winter time]. S - Peterburg, Nauka, 2002. 145 p.
2. Gavrilov A. K. Bystryj pusk holodnyh dvigatelej [Fast starting of cold engines]. Avtomobil'nyj transport, 1986, no 2, pp. 34 - 35.
3. Klimaticheskaja kamera dlja ispytanija avtomobilej [The climatic camera for testing cars] Available at: http: // www.volga-cold.com/index.php?id=90
4. Kiseleva L. N., Gol'skaja A. A., Ledenev Ju. A. Povyshenie jeffektivnosti raboty vysokovol'tnoj akkumuljatornoj batarei avtomobilja s gibridnoj silovoj ustanovkoj v uslovijah nizkih otricatel'nyh temperature [Increase of efficiency of work of a high-voltage storage battery of the car with a hybrid power plant in the conditions of low negative temperatures]. Nauchnye trudy molodyh uchenyh, aspirantov i studentov: materialy nauchno-prakticheskoj konferencii, posvjashhennoj Dnju rossijskoj nauki, SibADI, Omsk, 2013, pp. 137 - 139.
5. Kompressory Danfoss [Danfoss compressors]. Available at: //http://www.danfoss.com/Russia /Products/Categories/Group/RA/Compressors/Light-Commercial-Compressors / Light-Commercial-Compressors-R404AR507-220-240V50Hz/dd541fc4-03cd-4464-9355-94e024fcdd8b.html
6. Kozlov V. E., Kvajt S. M, P. Ju. Chizhov Osobennosti jekspluatacii avtotraktornyh dvigatelej zimoj [Peculiarities of operation of automotive engines in winter time]. L., Kolos, 1977, 159 p.
combustion engines in the conditions of low negative temperatures]. Omskij nauchnyj vestnik, 2006, no 3, pp. 100 -104.
Киселева Лариса Николаевна (Россия, г. Омск) - кандидат технических наук, доцент кафедры «Эксплуатация и ремонт автомобилей» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ) (644080, Россия, г. Омск, пр. Мира 5, e - mail: azsibadi@mail.ru)
Kiselyova Larisa Nikolaevna (Russian Federation, Omsk) - Candidate of Technical Sciences, the associate professor "Operation and car repairs" The Siberian state automobile and road academy (644080, Omsk, Mira Ave. 5, e - mail: azsibadi@mail.ru)
7. Korobkov M. V.. Organizacija podgotovki i obespechenie jekspluatacii avtomobilej v zimnij period. M., 1988, (avtomob. transp. Ser.4, Tehn. jekspluatacija i remont avtomobilej: Obzor i inform. / M-vo avtomob. transp. RSFSR, CBNTI; vyp. 8).
8. Kramarenko G. V., Nikolaev V. D., Shatalov A. I. Bezgarazhnoe hranenie avtomobilej pri nizkih temperaturah [Outside storage of cars at low temperatures]. Moscow, Transport, 1984, 136 p.
9. Mikulin Ju. V., Karnickij V. V., Jenglin B. A. Pusk holodnyh dvigatelej pri nizkoj temperature [Starting of cold engines at low temperature]. Moscow, Mashinostroenie, 1971, 216 p.
10. Robustov V. V. Sistemnyj analiz faktorov vlijanija na uspeh puska DVS v uslovijah nizkih otricatel'nyh temperatur [The system analysis of influence's factors on success of starting internal
УДК 656.135
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОПИСАНИЯ ПРОЦЕССА ДОСТАВКИ ГРУЗА В ПРЯМЫХ ЦЕПЯХ ПОСТАВОК
С. М. Мочалин, Л. В. Тюкина
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ), Россия, г. Омск
Аннотация. Статья посвящена описанию математической модели процесса доставки грузов в прямой ЦП в условиях JIT и JIS, позволяющая получить сменно-суточный план доставки. В статье обоснована необходимость применения в практике планирования, организации и управления процессами доставки грузов логистических принципов JIT и JIS, создания алгоритма и программного продукта и создания инструментария позволяющего составить оперативный план.
Ключевые слова: Цепь поставок, концепция «точно в срок», концепция «точно в последовательности», доставка, математическая модель.
Введение
Цель логистической деятельности можно считать достигнутой, если соблюдены 6 правил логистики, т.е. обеспечение наличия нужного продукта в требуемом количестве и заданного качества в нужном месте в установленное время для конкретного потребителя с наименьшими затратами. Эффективное планирование, качественное исполнение и оптимизация процессов транспортировки и отгрузки товаров способствуют достижению логистической цели и выполнению 6 правил логистики. Значительную роль, для своевременной доставки в цепи поставки (ЦП), играет синхронизация всех процессов доставки грузов [2,3,8]. Синхронизация может быть обеспечена выполнением работы согласно составленному расписанию. На сегодня известно множество концепций доставки груза: «точно в срок», «точно в последовательности», «от двери до двери» и др.
Концепция «точно в срок» (JIT) предполагает, сведение к минимуму простоев в ожидании материалов и обеспечение
полной согласованности процессов доставки грузов при их взаимодействии.
Концепция «точно в последовательности» (JIS) представляет, такую организацию логистических процессов, в результате которых заказанный груз доставляется не только точно вовремя, но и согласно заявленной последовательности, которая необходима [8].
Согласно концепциям JIT и JIS доставка каждой партии груза должна осуществляться в последовательности и во времени, указанных грузополучателем в заявке. Невыполнение/задержка доставки «могут иметь серьезные последствия и даже приводить к остановке производства в цепях поставок, где используется JIT и JIS» [9]. Решение такой задачи возможно только с использованием моделирования процесса доставки груза в пространстве и времени. Для этого необходима последовательная разработка математической модели, алгоритма, а затем программы для ЭВМ.
Необходимо составить такой план доставки грузов (эталон) с помощью которого будет осуществляться дальнейшее управление процессом доставки.
Естественно, что во время процесса доставки на него будут воздействовать различные вероятностные факторы, нивелирование отклонений, от эталонных параметров которых призвана осуществлять система управления. Когда на руках будет расписание (эталон) это позволит принимать научно обоснованные управленческие решения.
Описание и выбор подходов при построении модели.
«Транспортные процессы в транспортной системе на самом верхнем (наиболее общем) уровне представляются процессами планирования, управления, доставки,
слежения (vehicle tracking) и трассирования (vehicle tracing) транспортных средств. Процесс доставки и процесс управления тесно связаны между собой и используют одни и те же компоненты. В то же время процесс управления доставкой грузов дополняет компоненты в управлении цепочкой поставок» [1].
В зависимости от классификационных признаков существуют различные транспортные системы доставки груза [5,6,10]. Существующие автотранспортные системы доставки грузов представлены на рисунке 1. Однако не зависимо от вида системы доставки все участники цепи поставки - грузоотправитель (ГО), грузополучатель (ГП), грузоперевозчик (ГПЕР) заинтересованы в выполнении доставки груза в соответствии с концепциями JIT и JIS.
Урове нь № п/п Наименов ание системы Классификацион ные признаки Транспортная схема перевозок грузов Особенности
Общие индивиду альные
I 1 Микросист емы (микс) ТС=1, Аэ=1 N,=1, Мр=1, П <7 Г>Р Qc
2 Особо малые (омс) Ni>1, Мр>1, Пс--->Р Р Р----^П \ П П * \ ^-Р4—\ __j П Qc
II 3 Малые (мс) ТС=1, Аэ>1 Ja>R, ^ж=0 (ненасыщен ные) П с______>Р р П ^—X п < \ ПС--^ ^П Wа<Qc
4 Jfl<R, и>0 (насыщенн ые и перенасыщ енные)
iii 5 Средние (ссдг) ТС>1, Аэ>1 N^=1 J>R^ , ^ж=0 (ненасыщен ные) простые комбинированные Wа<Qc 1вид-вывоз груза; 2вид-завоз груза; 3вид-завоз-вывоз груза.
Г\1пп \\ ^п " un\ 1пп п Ч\ -Л С —/ 2пп \ 5пп 1 п 4ппU 3пп
6 ^ц.п , (насыщенн ые и перенасыщ енные)
IV 7 Большие (бс) Совокупность транспортных систем I,II,III уровня Совокупность транспортных схем I,II,III уровня Подвижной состав одного АТП или организации
Рис. 1. Классификация автотранспортных систем доставки грузов [6]
Проведя исследование заявок на доставку грузов в работе [11], было выявлено, что основным требованием, предъявляемым со стороны потребителей перевозочных транспортных услуг [4] является выполнение времени и последовательности заказа: доставка груза «точно в срок», «в определенной последовательности». В условиях конкуренции грузоперевозчики должны своевременно реагировать на запросы клиентов перевозочных транспортных услуг, что в свою очередь приведет к строгому соблюдению согласованного графика поставок. Таким образом, процесс доставки груза с соблюдением предъявленных условий оказывается в центре внимания логистического управления. Для соблюдения предъявленных условий и выполнения заказа по доставке груза необходимо спланировать все операции процесса доставки груза в пространстве и во времени.
Осуществление доставки груза по принципу JIT и JIS возможно при составлении расписания работы ЦП, учитывающего все условия и ограничения. Существующие модели и алгоритмы для составления расписания процесса доставки грузов в прямой ЦП не в полном объеме удовлетворяют концепциям JIT и JIS [12]. На сегодняшний день не существует модели, алгоритма составления расписания процесса доставки грузов в прямой ЦП с учетом концепций JIT и JIS в городских условиях. Поэтому возникает необходимость создания модели и разработки соответствующего алгоритма.
Описание модели
Формулировка задачи построения модели производится следующим образом: имеется прямая ЦП с одним центром погрузки и одним центром разгрузки, в системе работает один автомобиль. Ежедневно в системе осуществляется доставка груза по концепции JIT и JIS. В результате чего время и последовательность доставки груза для каждой партии разные.
В работе поставлена следующая задача -разработать модель, которая позволит планировать процесс доставки груза автомобильным транспортом на основании концепций JIT, JIS в прямой ЦП грузов. При построении модели основополагающими факторами являются - время доставки точно в срок и соблюдение определенной последовательности. Основной целью реализации данной модели является
доставка грузов в прямой ЦП с соблюдением JIT и JIS. Таким образом, модель описывает функционирование ЦП.
Параметры модели детерминированные, характер протекания транспортного процесса - дискретный, как доказано профессором Николиным В. И. [7] а прямая ЦП - линейно упорядоченной структурой, схема работы автомобиля в ЦП - маятниковый маршрут с обратным не груженым пробегом.
При построении математической модели приняты следующие обозначения:
1. Исходные данные:
Пп - партионность заявки, n - порядковый номер партии, n=1,2,3...,N, где N - общее количество партий в рамках одной заявки;
Тн.рго - время начала работы грузоотправителя (ГО), ч.;
Ток,рго - время окончания работы ГО, ч.;
Тнр.гп - время начала работы грузополучателя (ГП), ч.;
Ток.р.гп - время окончания работы ГП, ч.;
Тнра/м - время начала работы автомобиля (а/м), ч.;
Ток.ра/м - время окончания работы а/м ч.;
0закПп - заказанный объем для n-ой партии, т.;
TmBj - j-ое время доставки «точно в срок» для n-ой партии, j=1,2,...J, ч. (в зависимости от условий заявки время доставки «точно в срок» может быть временем начала и/или временем окончания доставки n-ой партии);
ТокЛПп - время окончания доставки n-ой партии (время к которому согласно заявке ГП должна закончиться доставка n-ой партии), ч.;
ТндПп - время начало доставки n-ой партии (время с которого согласно заявке ГП должна начаться доставка n-ой партии), ч.;
tn - время погрузки, ч.;
tB - время разгрузки, ч.;
1м - длина маршрута, км.;
1х - пробег без груза, км.;
1ге - пробег с грузом, км.;
lHf - нулевой пробег, f - порядковый номер нулевого пробега, f=1,2,...F, км.;
q - грузоподъемность автомобиля, т.;
Аэ - количество автомобилей, ед.;
Vm - средняя техническая скорость, км/ч.;
Рр - количество постов погрузки, р -порядковый номер поста, р=1,2,...Р, ед.;
Рг - количество постов разгрузки, r-порядковый номер поста, r=1,2,...R, ед.;
Тн - время в наряде, ч.
2. Расчетная часть:
Rцп - ритм работы погрузочно-разгрузочных пунктов:
Я _ гп-в
цп Рр-/ (1)
Тцп - время работы цепи поставки, ч.
Г_ т ГП — т ГО Цп1 ок. р н. р (2)
2етах - максимальное количество машинозаездов, которое может быть обслужено в пункте с ритмом R:
е тах
Т цп
Я
цп
- пропускная способность ЦП, т.
^ с _ 2е тах * * * У
,Пп
(3)
(4)
2 - количество ездок в п-ои партии, у=1,2,3_^.
2Пп -
узаак
(5)
2,
М
максимально возможное
количество ездок в ЦП:
2М _ 2е _
Т цп
(6)
Wф - фактическая пропускная способность ЦП, т.
^ М
■д * у
^ф - 2М * " *'
(7)
побщ
общий объем заказа всех
партий:
побщ _„пПп
время ездки с грузом, ч.;
г _ гР
I ге ~
1_г
у.
(8) (9)
ге время ездки, ч.;
ге +гп—в
УТ
г
х - время пробега без груза, ч.
I
г х -
(10)
(11)
у.
го
- время оборота, ч.;
го -
_ 1м
у
+ г„
гнул. - время нулевого пробега, ч.:
! нул .
I
_ нул.
У
Т
(12)
(13)
г
Пп
н.погр. 1
время начала 1-ои погрузки в
п-ои партии:
г
Пп
н.погр
Пп
.1 Ттв гег. гп. 2 1)* го
(14)
г7"' „,• - время начала -ои погрузки в п-
н.погр.I
ои партии, i=2,3___,1, где I - количество
погрузок в п-ои партии, ч.:
г
Пп
Пп
н.погр л гн.погр .1
Пп
+ (г - 1)*
, (15)
г7"' - время окончания -ои
1 ок.погр.1 к
погрузки в п-ои партии, ч.;
г Пп _ г Пп + г 1 ок .погр .1 1 н.погр .1 п' (16)
гПп 1 - время начала к-ои разгрузки в пн. р.К
ои партии, к=1,2,3, К, где К - количество разгрузок в п-ои партии, ч.;
г Пп _ г Пп
+
н. р .К ок .погр .г ге (17)
гПкрК - время окончания к-ои погрузки в
п-ои партии, ч.;
гПп - гПп , + гв ок. р .К н. р .К в (18)
гПгеЬ - время начала Ь-ои груженой
ездки в п-ои партии, Ь=1,2,3_,В, где В -последняя груженая ездка в п-ои партии, ч.;
г Пп _ г Пп
н .ге .Ь ок .погр .г . (19)
гПп , - время окончания Ь-ой груженой
ок.ге.Ь
ездки в п-ои партии, ч.;
г
Пп _ г Пп + г ок .ге .Ь н .ге .Ь ге
(20) Пп
г 1 - время начала б-ого холостого
н.хе.а ^
пробега в п-ои партии, d=1,2,3_,D, где D -последняя холостой пробег в п-ои партии, ч.;
г Пп _ г Пп гн.хе .а г ок .р .К
(21)
гПп 1 - время окончания б-ого ок.хе.а
холостого пробега в п-ои партии, ч.;
г
о
