Методика прогнозирования времени выполнения операции по перевалке навалочных грузов Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

DOI: 10.24143/2073-1574-2018-3-123-128 УДК 656.60.009.02

Д. Д. Стрельников

МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВРЕМЕНИ ВЫПОЛНЕНИЯ ОПЕРАЦИИ ПО ПЕРЕВАЛКЕ НАВАЛОЧНЫ1Х ГРУЗОВ

Рассмотрен процесс перевалки навалочных грузов в рамках Восточного грузового терминала морского порта Новороссийск. Предложен метод расчёта производительности крановой группы, учитывающий взаимодействие кордонной и тыловой крановых подгрупп. В основе метода лежат существующие рабочие технологические карты порта Новороссийск по обработке угля, чугуна и железной руды. Приведён разработанный автором метод расчёта коэффициента прогнозируемой производительности грузовой операции по перевалке навалочных грузов (на примере угля, железной руды и чугуна), базирующийся на данных о производительности кранового оборудования, выделенных ресурсах (перегрузочная техника и бригады докеров-механизаторов). Коэффициент прогнозируемой производительности позволяет определить, прогнозируется ли опережение или отставание от графика выполнения операции относительно норматива рабочих технологических карт. Предложена методика расчёта прогнозирования времени выполнения операции по перевалке навалочных грузов с учётом влияния метеофактора на производительность грузовых операций. Представлены формулы для расчёта прогнозируемого времени выполнения грузовой операции при всех возможных взаимных расположениях на временной оси отрезков действия метеоусловия и времени выполнения операции.

Ключевые слова: прогнозирование грузовых операций, перевалка навалочных грузов, коэффициент производительности грузовой операции, коэффициент производительности крановой группы.

Важнейшей задачей портов, работающих в современных условиях, является повышение их пропускной способности, которое можно может быть реализовано двумя путями:

1) увеличением причального фронта (количества причалов), строительством новых складов, оснащением портовой инфраструктуры более современными грузопередающими устройствами;

2) внедрением передовой прогрессивной технологии управления и эксплуатации портового хозяйства, совместным планированием работы грузового терминала и смежных видов транспорта [1-3].

На сегодняшний день второй путь представляется более предпочтительным, т. к. отличается относительно невысокими затратами и не требует длительного времени реализации.

Каждая отдельная операция начинается с запроса необходимых ресурсов и исполнителей. Нормативы по выделению исполнителей (докеров-механизаторов) и технических средств (специализированных погрузчиков, кранов) той или иной операции заданы в рабочих технологических картах (РТК) - внутренних документах порта, регламентирующих все перегрузочные операции и все возможные технологические линии [4].

В ходе исследования разработан метод расчёта коэффициента производительности крановой группы терминала морского порта при перегрузке навалочных грузов, учитывающий количество используемых технологических линий в операциях «вагон-судно», «вагон-склад», «склад-судно» и характеристики перегрузочного оборудования Восточного грузового района порта Новороссийск. В случае перегрузки по прямому варианту при использовании одной кордонной крановой группы коэффициент производительности крановой группы рассчитывается как

п

IР

Кпкг = -Р^, (1)

норм

где Кпкг - коэффициент производительности крановой группы (при 0 < Кпкг < 1 прогнозируется отставание от графика в работе кранов; при Кпкг =1 - выполнение операции в соответствии с РТК; при Кпкг > 1 - ускоренное выполнение операции); п - количество задействованных кранов; Рк7 - производительность 7-го крана, т/смена; Рнорм - норматив производительности выбранной технологической линии, т/смена.

При использовании схемы с подвозом груза со склада или дальних железнодорожных путей применяются две крановые подгруппы: тыловая и кордонная.

Производительность крановой группы такой операции равна минимальной производительности среди подгрупп:

(

= min

У P .

/ j ккорд. i=1_

P™.

k \ У P .

^^ ктыл/

м_

P____

(2)

где п - количество задействованных кранов кордонной подгруппы; k - количество задействованных кранов тыловой подгруппы; Рккордг - производительность /-го крана кордонной подгруппы, т/смена; Рктыл;- - производительность '-го крана тыловой подгруппы, т/смена; Ксн - коэффициент снижения производительности перегрузочных установок при их концентрации на причале (значения коэффициента приведены в [5]); Рнорм - норматив производительности выбранной технологической линии, т/смена.

В практике диспетчерской службы количество кранов кордонной подгруппы обычно равно количеству кранов тыловой подгруппы, т. е. п = k.

Разработан метод определения коэффициентов прогнозируемой производительности грузовой операции на основе исследований [6, 7]. При изменении числа задействованных ресурсов, как следствие, меняется итоговая производительность операции относительно нормативных показателей, заданных в рабочих технологических картах. Для оценки итоговой производительности введён коэффициент прогнозируемой производительности:

f

Km = min

N_„ N

\

N N

K

(3)

ни J

где Кпп - коэффициент прогнозируемой производительности; ^вт - количество выделенной вспомогательной техники; Инт - нормативное количество выделенной вспомогательной техники; Д,и - количество выделенных докеров-механизаторов; Ини - нормативное количество докеров-механизаторов.

Значения коэффициента Кпп имеют те же ограничения и трактуются так же, как для коэффициента Кпкг в формулах (1) и (2), с той разницей, что формула (3) учитывает (помимо производительности кранов) количество выделенных исполнителей и вспомогательной техники относительно нормативов, указанных в рабочих технологических картах.

Условно принято, что квалификация всех исполнителей и скорость работы вспомогательной техники одинаковы и постоянны, следовательно, производительность грузовой операции зависит от числа выделенных ресурсов относительно норматива.

С учётом коэффициента прогнозируемой производительности рассчитывается прогнозируемое время окончания операции:

T = Т +

прогноз до

Тп

К,

= +-

F

P К

норм п:

■ = Тдо +-

F

(

Рнормтт

N^. N

I ' N

(4)

к

где Гпрогноз - прогнозируемое время окончания операции с учётом выделенных ресурсов; Тдо -продолжительность дополнительных операций; Тп - плановое время окончания операции, определяемое по производительности и количеству обрабатываемого груза; F - размер обрабатываемой партии груза, т; Рнорм - норматив производительности выбранной технологической линии.

Расчёт значений коэффициентов прогнозируемой производительности (формулы (1)-(3)) позволяет диспетчерской службе грузового терминала оценить количество ресурсов, выделенных для выполнения грузовой операции (достаточное, избыточное, недостаточное).

Расчёт прогнозируемого времени окончания операции (формула (4)) позволяет оценить соответствие заданной производительности планам перегрузочных работ и необходимость корректировки количества выделенных ресурсов.

При подстановке значения ^пкг в формулу (4) получим общую формулу для вычисления

Тт

прогноз-

Т = Т +-

прогноз до

F

(

(

РнормШ1П

V Nнт

N.

Ш1П

ни /

У р ■

/ : ккордг 1=1_

Р™..

к X

У р ■

^^ ктыл/

/1_

Р™..

(5)

Применён коэффициент снижения производительности из-за влияния метеоусловий на перегрузочный процесс. Значения коэффициента, представленные в табл. 1, выбраны на основании сведений, полученных от диспетчерской службы и стивидоров Восточного грузового района порта Новороссийск. Основным фактором влияния на перегрузочные процессы в порту Новороссийск является ветер.

Отмечено, что поскольку среднегодовые температуры в порту Новороссийск колеблются от 5,8 до 31 °С, то в данной работе не рассматривается возможность смерзаемости груза. Однако в случае применения методики, разработанной автором, в другой климатической зоне с отрицательными температурами, допускается возможность коррекции полученных значений производительности грузовых операций с учётом её снижения из-за возможной смерзаемости груза.

Таблица 1

Влияние метеоусловий на производительность грузовых операций

Сила ветра, м/с Коэффициент снижения производительности из-за влияния метеоусловий

0-10,7 1

10,7-13,8 0,95

13,8-15 0,9

15-20 0,8

Свыше 20 0 (остановка операции)

В работе используются понятия временной оси и размещенных на ней временных отрезков действия метеоусловий и временных отрезков выполнения грузовой операции, которые могут находиться в пяти взаимных расположениях:

1) временной отрезок действия метеоусловия целиком входит во временной отрезок выполнения грузовой операции;

2) временной отрезок метеоусловия целиком включает в себя временной отрезок выполнения грузовой операции;

3) временной отрезок выполнения грузовой операции включает в себя начальную часть временного отрезка действия метеоусловия;

4) временной отрезок выполнения грузовой операции включает в себя конечную часть временного отрезка действия метеоусловия;

5) временные отрезки выполнения операции и влияния метеоусловия не совпадают.

При рассмотрении влияния метеоусловий примем во внимание, что погодный фактор может только уменьшить производительность операции, т. е. всегда Тпрогноз+метео > Тпрогноз, где Тпрогноз+метео - итоговое прогнозируемое время с учётом метеофактора; Тпрогноз - прогнозируемое время окончания операции с учётом выделенных ресурсов. Это означает, что момент завершения грузовой операции будет либо оставаться на том же месте на оси времени, либо сдвигаться в сторону увеличения. В таком случае существует вероятность, что при сдвиге момента завершения грузовой операции в обновлённый временной отрезок выполнения операции войдёт новое метеоусловие, влияние которого тоже следует учесть. Расчёт влияния метеоусловий на производительность и время выполнения операций следует выполнять по порядку, начиная с первого, влияющего на операцию метеопериода, последовательно просматривая все последующие метеопериоды, находящиеся правее по оси времени.

Для расчёта окончательного прогнозируемого времени грузовой операции, принимая во внимания выделенные ресурсы и метеоусловия, следует учитывать, как взаимоотносятся на оси

времени отрезки действия метеоусловия и прогнозируемая продолжительность выполнения грузовой операции.

В случае если временной отрезок выполнения грузовой операции целиком входит во временной отрезок действия метеоусловия, итоговое прогнозируемое время выполнения операции рассчитывается по системе уравнения:

T

прогноз+метео

T = т - T ■

мв мк он'

т

T-----+ тмв, при Кметео= 0.

прогноз' ПрИ Кметео= 1; прогноз

(6)

т / к

прогноз ' м

при 0 < Кметео< 1,

где Тмв - продолжительность влияния метеоусловия на перегрузочный процесс; Тмк - момент окончания влияния текущего метеоусловия на производительность операции; Кметео - коэффициент снижения производительности операции из-за метеофактора; Тон - момент начала операции.

При значении Кметео = 1 влияние на грузовую операцию не происходит, поскольку погода считается идеальной и не влияет на производительность перегрузочного оборудования. Соответственно, прогнозируемое время выполнения операции Тпрогноз является конечным значением в рамках данной методики прогнозирования.

При значении Кметео = 0 погодный фактор имеет определяющее значение, поскольку при данном статусе грузовые операции запрещены, следовательно, выполнение перегрузочных процессов может быть начато исключительно после того, как данное метеоусловие перестанет действовать.

Если временной отрезок действия метеоусловия целиком входит во временной отрезок выполнения грузовой операции, используется система уравнений (7). В ситуации, когда под действие метеоусловия попадает конечная часть периода выполнения грузовой операции, а её начало лежит за пределами рассматриваемого метеоусловия, итоговое прогнозируемое время выполнения грузовой операции определяется системой уравнений (8). В случае, если период выполнения грузовой операции захватывает конечную часть метеоусловия, применяется система уравнений (9).

Т,

прогноз+метео

T = Т - Т ■

мн

мв мк

Т

прИ Кметео= 1;

прогноз'

Т + т к _о*

прогноз мв, Пр-И метео ;

( 1 ^

(7)

Т + T

прогноз мв

-L- -1

к

V метео J

> при 0 < Кметео< 1;

т

прогноз+метео

T = T - T ■

мв ок мн

т

- при Кметео= 1;

прогноз

Тпрогноз+ Tмв, пРи Кметео 0;

(8)

(

т + т

прогноз мв

1

\

-1

к

V метео J

, при 0 < К < 1;

метео

Т,

прогноз+метео

т = т - т ■

мв мк он

"прогноз ' при Кметео= 1; тпрогноз+ ^ при Кметео= 0;

(9)

т + т

прогноз мв

1

-1

к

V метео J

при 0 < К < 1,

метео

где Тмн - момент начала влияния текущего метеоусловия на производительность операции; Ток - момент прогнозируемого окончания операции.

При использовании выражения (5) в формулах (6)-(9) получим развернутые выражения для расчёта прогнозируемого времени выполнения операции с учётом метеофактора (табл. 2).

Таблица 2

Развёрнутая форма определения прогнозируемого времени выполнения грузовой операции

Кметео Т J мв Тпр огноз+метео

Кметео 1 Для всех возможных значений Тмв 1 т + до Р Ш1П1 ^; ^ 1Ш1П норм V N N 1 \ нт ни У Г п ^ Л У Ркорд! У Ртл/- ,=1 К ; м Р сн Р норм норм

Кметео 0 Для всех возможных значений Тмв т +- до .Г N N Р Ш1П норм N N V нт 14 ни Л ШШ / ( п к Л У р У р 1 ккорд! ктЬИ/ ■=1 К . м Р сн > Р V норм норм / -+т мв

0 < Кметео < 1 т = т - т мв мк он т > т мк ок Т I

т до Р Ш1П1 ^; ^ 1Ш1П норм V N N 1 \ нт ни У Г п ^ Л У Рорд! У Рыл/ ,=1 К ; /=1 Р сн Р норм норм К метео

т = т - т мв мк мн т = т - т мв ск мн т = т - т мв мк он F Т 1 1 т 1 1 11

до / .ГN N Л . Р Ш1п| ——; 1Ш1П норм 1 N N 1 V нт ни У V ' « * Л У Рккорд1 У Рыл/- ,=1 К ; ]=\ Р сн Р норм норм мв К V метео /

Заключение

В статье предложен математический аппарат, позволяющий прогнозировать время выполнения грузовых операций в рамках грузового терминала. Разработаны метод расчёта коэффициента производительности крановой группы с учётом взаимодействия кордонной и тыловой крановых подгрупп и метод расчёта коэффициента прогнозируемой и фактической производи-тельностей с учётом используемых для перегрузки ресурсов и РТК морского порта. Разработана методика прогнозирования времени выполнения перегрузочных процессов навалочных грузов терминала в морском порту с учётом метеофактора.

В целом математический аппарат, представленный в статье, может служить базой для создания программного обеспечения для прогнозирования времени выполнения и, соответственно, момента завершения грузовой операции в рамках грузового терминала морского порта при обработке навалочных грузов.

СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ

1. Фадеев И. П. Теоретические основы оперативного управления грузовой обработкой судов в речных портах: дис. ... д-ра техн. наук. Горький, 1983. 554 с.

2. Фадеев И. П. Расчёт производительности перегрузочных машин: метод. указания к лабор. работам для студентов очного обучения специальности 0611. Н. Новгород: Изд-во ВГАВТ, 2000. 46 с.

3. Фадеев И. П. Расчёт элементов транспортного узла: метод. указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Постоянные устройства транспорта и транспортные узлы» для студентов специальности 0611 для очного и заочного обучения. Н. Новгород: Изд-во ВГАВТ, 1998. 82 с.

4. Степанов А. Л. Перегрузочное оборудование портов и транспортных терминалов: учеб. для вузов. СПб.: Политехника, 2013. 427 с.

5. Казаков А. П. Технология и организация перегрузочных работ на речном транспорте. М.: Транспорт, 1984. 416 с.

6. Стрельников Д. Д. Рейтинговая оценка терминальных логистических цепей // Вестн. ВГАВТ. 2017. № 52. С. 15-20.

7. Зюзин В. Л., Коршунов Д. А. Прогнозирование параметров работы транспортного комплекса в условиях неопределенности и факторный анализ их выполнения // Вестн. СамГУПС. 2012. № 2. С. 23-31.

Статья поступила в редакцию 06.04.2018

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ

Стрельников Денис Дмитриевич - Россия, 353918, Новороссийск; Государственный морской университет им. адм. Ф. Ф. Ушакова; преподаватель кафедры организации перевозок и управления на транспорте; [email protected].

D. D. Strelnikov

TECHNIQUE OF FORECASTING THE PERFORMANCE TIME ON TRANSFER OF BULK CARGOES

Abstract. The process of transshipment of bulk cargo within the Eastern cargo terminal of the sea port of Novorossiysk has been considered. A method for calculating the performance of the crane group has been developed, taking into account the interaction of cordon and rear crane subgroups. The method is based on the practical process flow charts of Novorossiysk port for processing coal, cast iron and iron ore. There has been presented the designed method for calculating the coefficient of predicted performance of cargo handling for transshipping the bulk cargoes (e.g., coal, iron ore and cast iron) based on the data on performance of crane equipment, allocated resources (handling equipment and dock machine operator teams). The forecast performance ratio allows to determine whether the operation schedule is ahead or behind the standard of the process flow charts. The method of calculating the forecast time of transshipment of bulk cargoes has been offered, subject to the influence of meteorological factor on productivity of cargo operations. The formulas for calculating the estimated time of the cargo operations at all possible mutual locations on the time axis of the segments of the weather conditions and the time of the operation have been given.

Key words: forecasting cargo operations, transshipment of bulk cargo, coefficient of performance of cargo operations, performance factor of the crane group.

REFERENSES

1. Fadeev I. P. Teoreticheskie osnovy operativnogo upravleniia gruzovoi obrabotkoi sudov v rechnykh portakh. Diss. dokt. tekhn. nauk [Theoretical backgrounds of operational management of cargo handling on ships in river ports. Dr. eng. sci. diss.]. Gor'kii, 1983. 554 p.

2. Fadeev I. P. Raschet proizvoditel'nosti peregruzochnykh mashin [Calculating of operational efficiency of transshipping machines]. N. Novgorod, Izd-vo VGAVT, 2000. 46 p.

3. Fadeev I. P. Raschet elementov transportnogo uzla [Calculating the elements of a traffic center]. N. Novgorod, Izd-vo VGAVT, 1998. 82 p.

4. Stepanov A. L. Peregruzochnoe oborudovanie portov i transportnykh terminalov [Transshipping equipment in ports and transport terminals]. Saint Petersburg, Politekhnika Publ., 2013. 427 p.

5. Kazakov A. P. Tekhnologiia i organizatsiiaperegruzochnykh rabot na rechnom transporte [Methods and organization of cargo handling on river transport]. Moscow, Transport Publ., 1984. 416 p.

6. Strel'nikov D. D. Reitingovaia otsenka terminal'nykh logisticheskikh tsepei [Rating score of terminal logistic chains]. Vestnik Volzhskoi gosudarstvennoi akademii vodnogo transporta, 2017, no. 52, pp. 15-20.

7. Ziuzin V. L., Korshunov D. A. Prognozirovanie parametrov raboty transportnogo kompleksa v usloviiakh neopredelennosti i faktornyi analiz ikh vypolneniia [Forecasting the working parameters of transport complex under conditions of uncertainty and factor analysis of their operation]. Vestnik SamGUPS, 2012, no. 2, pp. 23-31.

The article submitted to the editors 06.04.2018

INFORMATION ABOUT THE AUTHOR

Strelnikov Denis Dmitrievich — Russia, 353918, Novorossiysk; Admiral Ushakov Maritime State University; Lecturer of the Department of Organization of Transportation and Management of Transport; [email protected].