CC BY
42
В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХН1ЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ
Вип. № 17
2007 р.
УДК 656.2.025.4:658.52.011
Парунакян В.Э.1, Бойко В.А.2
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ МОЩНОСТИ ГРУЗОВОЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ СТАНЦИИ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ. ЧАСТЬ 1
Разработан метод углубленного анализа и оценки работы многофункциональных железнодорожных станций промышленных предприятий на основе принципов функционально-стоимостного анализа, обеспечивающих выявление и обоснование путей повышения эффективности использования станционных мощностей
На ряде металлургических комбинатов особенностью схемы железнодорожного транспорта является наличие грузовой станции, принимающей с внешней сети вагонопоток с сырьем для аглофабрики. Такие грузовые станции, взаимодействуют с внешней сетью железных дорог и внутризаводскими станциями, характеризуются многофункциональностью и рассчитаны на большой объем переработки груженых вагонов, вследствие чего на них приходится до 50 % времени общего оборота вагонов внешнего парка. Это обусловливает необходимость обеспечения эффективного использования их перерабатывающей мощности [1, 2].
Однако, на практике этого не достигается. Несмотря на специализацию, определенную еще при проектировании, функции выполняемые грузовыми станциями существенно расширились, что объективно связано с воздействием ряда внешних и внутрипроизводственных факторов. При этом, эксплуатационные условия значительно усложнились, объемы транспортной работы увеличились, а перерабатывающие мощности станций достигли своего предела. Как следствие, увеличение оборота вагонов внешнего парка и рост транспортных издержек.
Традиционный метод определения перерабатывающей способности основан на учете общего времени загрузки технических устройств станции и не отражает, в полной мере, выполняемые ими функции и степень их влияния на это время. Кроме того, отсутствует критерий для оценки степени воздействия той или иной функции на станционные процессы и разработки, на этой основе, технических, технологических и организационных мер, направленных на повышение эффективности работы станций. В создавшемся положении необходима разработка современного метода, моделей и алгоритмов для углубленного анализа работы многофункциональных станций промышленных предприятий.
Целью настоящей статьи является разработка и верификация метода оценки перерабатывающей мощности крупной грузовой станции металлургического комбината с использованием функционально-стоимостного анализа (ФСА). Функциональный принцип реализуется на основе применения инверсного ФСА, как инструмента повышения эффективности.
ФСА представляет целенаправленный комплекс методов, с помощью которых осуществляется поиск и разрабатываются предложения по более эффективному использованию анализируемого объекта - системы. Функциональный принцип в данном случае применяется в перевернутой, инверсной форме. При этом ставится задача не как эффективнее обеспечить функции объекта, а как извлечь наибольшую пользу из функций, характеризующих сущность объекта, более эффективное использование которого является целью применения функционального подхода [3, 4].
Исходя из сущности инверсного ФСА методический комплекс выполнения исследований включает следующие этапы:
1 ПГТУ, д-р техн. наук, проф.
2ОАО "ММК им. Ильича", инженер
- функционального анализа, обеспечивающего выделение и оценку функций грузовой станции и определение направлений решения поставленной задачи;
функционального синтеза, формирующего технико-экономическое обоснования трансформации функций с целью обеспечения более эффективного использования станционных мощностей.
Критерием эффективности принимаемого решения является уровень обеспечения производственных требований, выраженный степенью выполнения полезных функций и затратами, необходимыми для их реализации. Это определяется следующим отношением
где £3 - сумма затрат на функции объекта;
ЕФпол - сумма полезных функций.
Ниже выполняется первый этап ФСА, - функциональный анализ работы грузовой станции.
Общие принципы функционирования станций различных типов (сортировочных, грузовых и др.) одинаковы. Однако формы проявления этих принципов весьма разнообразны. На первом этапе выявим и обозначим функции, выполняемые грузовой стацией металлургического предприятия.
В качестве главной, грузовая станция выполняет функцию технологической линии, обладающей определенной мощностью по приему с внешней сети, переработке и выгрузке на разгрузочном комплексе вагонов с компонентами сырья (Ф). Основными параметрами этой технологической линии является величина вагонопотока сырья (()), установленная в соответствии с планом производства аглофабрики, и время на переработку вагона (Тн), принимаемое на основе расчетных значений технологического процесса работы станции.
При переработке вагонопотока станция выполняет определенный объем транспортной работы (А, ваг. час). Станция характеризуется принципиальной схемой (8) и оснащена комплексом технических устройств, включающим входную горловину (Г), приемоотправочный парк (П), вытяжку (В), и имеет парк локомотивов (Л).
Перерабатывающая способность технических устройств зависит от (8), определяется их конструкцией и оценивается степенью загрузки по времени (соответственно N1, N2, N3), а также затратами локомотивного времени (Л, локом. часы).
Результирующими показателями работы станции являются общая продолжительность переработки, включая простои (Т0б, ваг. час) и стоимостные затраты на пребывание вагонов на станции (С, грн). При этом С = / (Т0б).
На процесс переработки вагонопотока, а, следовательно, на показатели А, N1, N2, N3 и Л, в разные периоды года, с разной интенсивностью и в различном сочетании оказывают влияние случайные, часто не прогнозируемые, факторы эксплуатационного, производственного и природного характера. Их можно разделить на две группы:
- действующие круглогодично, - неравномерность прибытия поездов с сырьем с внешней сети; изменение очередности разгрузки поездов, связанное с качеством сырья; внеплановые и аварийные остановки разгрузочного комплекса; необходимость обслуживания вагонов различных перевозчиков, отбор неисправных вагонов и др.;
- возникающие в период отрицательных температур, - смерзаемость груза и необходимость его разогрева в гаражах размораживания.
Воздействие указанных факторов приводит к необходимости выполнения станцией следующих дополнительных функций:
- технологической емкости (Ф1) для перестановок и отстоя поездов и групп вагонов при действии факторов первой группы;
- регулирующей емкости (Ф2) для регулирования постановки, уборки, перестановки и отстоя групп вагонов при разогреве груза в гаражах размораживания.
Выполнение указанных функций связано с дополнительным объемом транспортной работы (АА, ваг. час), а, следовательно, с увеличением загрузки технических устройств и грузовой станции в целом.
(1)
По результатам анализа процесса переработки вагонопотока при реализации рассматриваемых функций установлены и обозначены два режима работы станции: штатный и зимний.
В штатном, реализуя основную (Ф) и дополнительную (Ф1) функции, станция работает, в большинстве случаев, в режиме технологических нормативов, а дополнительный объем транспортной работ (АА) выполняется за счет имеющихся станционных резервов и обеспечивается средствами диспетчерского управления (У). При этом, загрузка технических устройств станции (ТЧ/, Ы2. N3) достигает нормативных значений, а увеличение затрат локомотивного времени (А Л) обеспечивается в основном закрепленным парком тепловозов.
В данном случае общая продолжительность переработки, включая дополнительный простой (Тп + А7 Тп) и стоимостные затраты на пребывание вагонов на станции (Сп + А7 С) по сравнению с плановыми показателями увеличиваются несущественно. Схема формирования эксплуатационных и технико-экономических показателей работы станции в штатном режиме представлен на рисунке 1.
Рис. 1 - Схема формирования технико-эксплуатационных и технико-экономических показателей работы станции в штатном режиме
Зимний режим работы станции при постоянной величине вагонопотока (()) имеет место в периоды с отрицательной температурой воздуха (декабрь, январь, февраль). Он характерен совместным воздействием факторов Ф, Ф1 и Ф2. В эти периоды процесс переработки вагонов дополняется комплексом операций, связанных с разогревом смерзшегося груза в гаражах размораживания [5].
Совместное воздействие указанных факторов расширяет и увеличивает функциональную нагрузку станции, которая трансформируется в значительный дополнительный объем транспортной работы (А' А). При этом существенно увеличивается время занятости технических устройств, загрузка которых (ТЧ/7, Ы2 . N3") как правило превышает нормативное значение, то есть их перерабатывающая способность исчерпывается. Одновременно возрастают затраты локомотивного времени (А'Л), требующие увеличения числа локомотивов, что не всегда представляется возможным.
Следовательно, в условиях зимнего режима станция функционирует со значительной перегрузкой технических средств. В таких условиях, при отсутствии необходимых ресурсов, диспетчерское управление (У) не может обеспечить выполнения всех функций, следствием чего является блокирование работы станции. При этом сбои в процессе переработки, приводят к значительному простою вагонов внешнего парка (А'Т), существенно возрастает плата за их использование (А' С). Схема формирования технико-эксплуатационных и технико-экономических показателей работы станции в зимнем режиме представлен на рисунке 2.
Таким образом, повышение эффективности работы грузовой станции, сокращение продолжительности и снижение платы за пользование вагонами внешнего парка должны обеспечиваться на основе разработки комплекса технических, технологических и организационно-управленческих мер, компенсирующих действие возмущающих факторов.
Б, Г, П, В, Л
кД тч/, Л + А"л > лн
0 Ап + А" Ап Тп + А^Тп ■ Сп + А^Сп
Ф; Фь
Рис. 2 - Схема формирования технико-эксплуатационных и технико-экономических показателей работы станции в зимнем режиме
Анализ показывает, что определяющей задачей в этой проблеме является повышение перерабатывающей способности технических устройств станции до уровня, обеспечивающего бесперебойную подачу сырья на аглофабрику. Для изучения и решения поставленной задачи применяется логический эксперимент, в ходе которого свойства объекта исследуются с помощью его математической модели, изоморфной объекту [6].
Исходя из вышеизложенного записывается модель функционирования грузовой станции. Она представляет собой кортеж
МБ = <0, Ф, Фь Ф2, А, ]ЧЬ N2, N3, Л, У, Т0б, С> (2)
Поскольку все компоненты (1) известны, модель функционирования грузовой станции определена и может быть использована для описания и изучения свойственных ей процессов. Никаких ограничений на характер этих процессов она не накладывает. Поэтому модель можно принять за основу, а затем, последовательно определяя и конкретизируя свойства ее компонент, получить уравнения выхода и состояния, отвечающие требованиям инженерных расчетов.
Функциональный анализ работы грузовой станции в различных эксплуатационных условиях показал следующее. При постоянной величине грузопотока (()), воздействие основной (Ф) и дополнительных (Ф1 и Ф2) функций приводит к существенному росту объема транспортной работы (А). При этом главным параметром, определяющим станционные мощности, является перерабатывающая способность технических устройств станции (N1, N2, N3, Лр), которая формирует продолжительность переработки вагонопотока (Т0б) и итоговый показатель, - плату за простой вагонов внешнего парка (С). То есть, имеются все основания считать, что
С = / (N1, N2, N3, Лр).
Указанное условие можно записать в следующем виде
{0, Ф, Фь Ф2} => А А ОТ, N2, N3, Лр} =>Т0б =>С (3)
Вместе с этим, станция представляет собой объект, объединяющий технические устройства как структурные элементы в единый комплекс, и характеризуется следующими основными признаками: принципиальной схемой (8), конструкцией технических устройств (Г, П, В) и парком локомотивов (Л). Они обеспечивают работу станции, реализуя свою перерабатывающую способность (N1, N2, N3, Лр), которая, в свою очередь, определяет объем транспортной работы (А), продолжительность переработки вагонопотока (Т0б) и, как следствие, итоговый показатель, -плату за простой (С). Очевидно, что и в данном случае С = / (N1, N2, N3, Лр).
Указанное условие описывается выражением
С = {0, 8, Г, П, В, Л} => А А N2, N3, Лр} =>Т0б =>С (4)
Проведенные исследования подтвердили, что работа грузовой станции определяется функциональными и структурными факторами. Установлено, что, при заданной величине вагонопотока и возрастающем объеме транспортной работы, эффективная работа многофункциональной станции достигается, в первую очередь, за счет обеспечения соответствия объема транспортной работы: фактического (Аф), имеющего место при совместном или дифференцированном действии различных факторов, - и возможного (А,), оцениваемого признаками, характеризующими структуру станции (принципиальной схемой и конструкцией технических устройств). При этом за критерий эффективности принимается степень их использования. То есть,
Аф< Ак, (5)
при N1, N2, N3 < К и Лр < Лн..
Следовательно, при установлении перерабатывающей мощности грузовой станции определяющим параметром становится объем транспортной работы, который, исходя из степени использования технических средств, формирует продолжительность и стоимость переработки вагонов.
А Л N2, N3, Лр} =>Т0б =>С (6)
Таким образом, предложенный метод позволяет оценить существующее состояние и определить пути и решить комплексную задачу повышения эффективности работы железнодорожной станции промышленного предприятия. Эти вопросы рассматриваются и решаются на этапе функционального синтеза с разработкой технико-экономического обоснования мер по эффективному использованию станционных мощностей.
Выводы
1. Грузовые станции крупных промышленных предприятий характеризуются многофункциональностью, а их специфической особенностью является существенные колебания объема транспортной работы при достаточно стабильной величине прибывающего вагонопотока. Указанное связано с воздействием на их работу ряда случайных факторов, которые трудно прогнозировать и оценить, но которые обусловливают значительные дополнительные простои вагонов и, как следствие, рост транспортных издержек.
2. Применение существующей методики расчета для комплексной оценки перерабатывающей способности такой станции и обоснованию мер по совершенствованию ее работы необходимых результатов не дает. Поэтому предложен новый подход к решению этой задачи и метод, основанный на функционально-стоимостном анализе с использованием его инверсной формы.
3. Исследованиями, проведенными по предложенной методике, установлено следующее. В рассматриваемых условиях, эффективная работа грузовой станции достигается, в первую очередь, за счет обеспечения соответствия объема транспортной работы: фактического, имеющего место при совместном или дифференцированном действии различных факторов, - и возможного, оцениваемого признаками, характеризующими структуру станции (принципиальной схемой и конструкцией технических устройств), а за критерий эффективности принимается степень использования последних.
4. По результатам проведенного анализа представляется возможным на этапе функционального синтеза определить варианты технических решений по модернизации структуры станции и на основе технико-экономического сравнения выбрать наиболее рациональный.
Перечень ссылок
1. Парунакян В.Э. Концепция повышения эффективности управления вагонопотоками предприятий / В.Э. Парунакян, В.А. Бойко, Ю.В. Гусев II Вюник Приазов. держ. техн. ун-ту: 36. наук. пр. - Мар1уполь, 2003. - Вип. № 13. - С. 264 - 268.
2. Парунакян В.Э. Повышение эффективности транспортного обслуживания аглофабрики металлургического комбината / В.Э. Парунакян, М.Ю. Онищенко II Вюник Приазов. держ. техн. ун-ту: 36. наук. пр. - Мар1уполь, 2006. - Вип. № 16. - С. 227 - 232.
3. Влчек Р. Функционально-стоимостной анализ в управлении: Сокр. Пер. с чеш. / Р. Влчек. -М.: Экономика, 1986. - 176 с.
4. Моисеева Н.К. Основы теории и практики функционально-стоимостного анализа / П. К Моисеева. М.Г. Карпунин. - М.: Высшая школа, 1988.-212с.
5. Парунакян В.Э. Совершенствование процесса приема и обработки вагонопотока с сырьем грузовой станции металлургического завода в зимний период / В.Э. Парунакян, В.Г. Дженчако //Вюник Приазов. держ. техн. ун-ту: 36. наук. пр. - Мар1уполь, 2003,- Вип. № 13. - С. 272-275.
6. Николаев В.И. Системотехника: методы и приложения / В.И. Николаев, В.М. Брук. - Л.: Машиностроение, 1985. - 199 с.
Рецензент Ю.В. Гусев
канд. техн. наук, доц., ПГТУ Статья поступила 15.03.2007
