CC BY
15
НАУКОВО-ТЕХН1ЧНА 1НФОРМАЦ1Я
УДОСКОНАЛЕННЯ ЛОГ1СТИКИ ДОСТАВКИ МЕТАЛОПРОДУКЦП ОПТИМАЛЬНИМ ФОРМУВАННЯМ ВАГОННИХ ВЩПРАВЛЕНЬ
Вступ
Оргашзащя процесу вiдправлення плоского металопрокату споживачам на пiдприeмствi починаеться з оргаш-заци роботи складу готово! продукци. Характерною особливiстю виготовлення тако! продукци е випадковий характер коливання ваги вантажних мiсць, що обумовлено технолог! ею виробництва. Завдяки цiй особливостi постае питання ефективного використання вантажопiдйомностi транспортних засобiв, як1 використовуються для перевезень мета-лопродукци.
Постановка проблеми та и зв'язок iз важливими науковими чи практичними завданнями
Вирiшення задачi оптимального використання вантажопiдйомностi залiзничних вагошв дозволяе зменшити по-трiбну юльюсть рухомого складу для перевезень продукци. В свою чергу, це впливае на вартгсть провiзних платежiв та розмiр плати за користування вагонами, оскшьки при оптишзаци один i той же обсяг вантажу може бути перевезений меншою к1льк1стю вагошв.
Зпдно з Меморандумом про порозумшня мiж Кабiнетом Мiнiстрiв Украши та шдприемствами прничо-металур-гiйного комплексу, який схвалено розпорядженням Кабiнету Мiнiстрiв Укра!ни ввд 5 червня 2013 р. №413-р, тдприе-мства гiрничо-металургiйного комплексу Украши, зокрема, повинш забезпечити нарощення обсягiв виробництва продукци та сприяти прискоренню обробки вантаж1в у рухомому складi залiзничного транспорту. Тому тдвищення ефективностi використання вантажопiдйомностi вагошв при оргашзаци перевезень продукци металургшних пiдприемств е важливим науково-практичним завданням.
Аналiз останнiх досл1джень i публшацш
Характерними особливостями перевезень продукци металургшних тдприемств е значнi обсяги та штенсивтсть. Тому зазвичай перевезення здшснюються залiзничним транспортом [1]. Критерiями ошгашзаци функцiонування внутрiшньовиробничих логiстичних систем, як правило, е мшмальна собiвартiсть виробництва i мiнiмальний час циклу при забезпеченш заданого рiвня якостi готово! продукци [2]. Проблема недостатнього використання вантажо-пiдйомностi транспортного засобу безпосередньо пов'язана з частим небажанням або невмшням комплектувати вщправку вiд рiзних вантажовщправниюв [3].
Найголовнiшою проблемою функцюнування мiкрологiстично! системи металургiйного комбiнату е забезпечен-ня ввдвантаження готово! продукци споживачам у встановлеш термiни, в повному обсязi та при мшмальних логiстич-них витратах.
Видiлення невир1шених рам1ше частин загальноТ проблеми, котрим присвячуеться означена стаття
Необхщшсть виконання запропонованих дослщжень обумовлена наступними факторами:
- техтчна застарiлiсть схем розмiщення та кршлення металопродукцi! у вагонах. Бiльшiсть створених у минулому схем навантаження були розраховаш на рухомий склад вантажошдйомшстю до 65 тонн, вони вимагають удоскона -лення з причини збшьшення частки вагонiв вантажопiдйомнiстю 69-71 тонн у загальному вагонооборот! металургшних тдприемств (!х частка становить понад 90 %);
- для рухомого складу б№шо! вантажощцйомност! за вимогами нормативних документiв зменшуеться припусти-ма нерiвномiрнiсть навантаження вагону вщносно осьових лiнiй. При виршенш задачi оптимального розмiщення у рухомому склащ вантажних мiсць рiзно! маси бшьшють методiв дослiджень виявляються не пристосованими;
- типорозмiри виливниць, яш використовуються металургiйними пiдприемствами, також юторично були присто-сованi до формування вантажних мiсць тако! маси, при якш забезпечувалось рацiональне використання вагошв вантажошдйомшстю до 65 тонн;
- поширене в останш роки застосування багатооборотних засобiв крiплення - металевих пiцдонiв масою до 5 тонн -суттево зменшуе можливу масу вантажу у вагонi. Це також потребуе удосконалення iснуючих методик;
- використання вагошв операторських компанiй сприяе зменшенню коливань вантажопiдйомностi вагонiв у рухомому складт Це обумовлюе потребу у спрощеннi метод1в шдбору вантажних мiсць для рацiонального завантаження вагонiв в конкретних умовах певних металургiйних п1дприемств.
Мета статп
Метою роботи е удосконалення логiстики доставки металопродукцп за рахунок використання оптимiзацiйних методiв та розробки методiв планування i формування вантажних вiдправлень плоского металопрокату при викори-станнi залiзничного транспорту.
Матерiали та методика дослщжень
Дослiдження виконувались на приклащ одного з виробничих шдроздшв металургiйного комбiнату ВАТ «Запо-рiжсталь». Виконаний аналiз надходження до складу готово! продукци пiввагонiв за 1х вантажопiдйомнiстю, представлений на рисунку 1, показав, що найбiльшу частку займае рухомий склад вантажопiдйомнiстю 69 тонн (44 %) i 70 тонн (36 %).
Рис. 1. Анал1з надходження вагошв за !х вантажотдйомнютю
Результати дослвдження основних схем розмщення та крiплення прокату [4], яю застосовуються на пiдприемствi, наведет в таблиц 1.
Таблиця 1 - Розподш обсягiв вiдправлення прокату за схемами перевезень
Гарячекатаний прокат Холоднокатаний прокат
Вид вантажного мюця Схема Доля вщвантажених Вид вантажного Схема Доля вщвантажених
ваготв, % мюця вагошв, %
4.2.12 0,02 Стрiчка у 15.31 0,75
4.2.13 0,02 рулонах 15.32, 15.33 0,13
Пачки листав 4.2.14 0,28 Всього 0,87
4.2.14 0,06 4.2.12, 4.2.13 0,04
4.2.4 0,11 4.2.14 18,82
Всього 0,49 Пачки листав 4.2.4 1,32
Рулони 15.10 3,70 4.2.5 0,15
15.11 10,80 4.2.6 0,06
15.15 0,34 4.2.7 2,9
15.18 9,20 Всього 23,32
15.18 0,02 Рулони 15.15 24,24
15.5 0,02 15.31 16,6
15.6 0,50 15.32 8,98
15.11 0,02 15.33 0,9
Всього 24,56 Всього 50,73
Разом 25,10 Разом 74,90
За даними таблищ 1 при ввдвантажент гарячекатаних рулонiв найбi льшу частоту мають схеми 15.10, 15.11, 15.18, холоднокатаних - 15.15, 15.31, 15.32.
Аналiз використання вантажошдйомносп вагонiв при даних схемах навантаження рулонiв металопрокату приведений у таблицях 2-6.
Таблиця 2 - Основт статистичнi характеристики схем 15.10, 5.11
Параметр Схема 15.10 Схема 15.11
Мюяць Значения М1сяць Значення
4 мюця 5 мюць
Середня величина недовантаження, т 1 10,07 1 13,13 1,83
2 10,85 2 12,45 2,25
3 10,40 3 13,93 2,33
Стандартне вщхилення 1 1,07 1 1,94 1,27
2 1,37 2 2,35 1,61
3 0,61 3 0,78 1,84
Коефщент варiацil 1 0,1065 1 0,147 0,691
2 0,1265 2 0,189 0,714
3 0,0583 3 0,056 0,790
Таблиця 3 - Основт статистичт характеристики схеми 15.18
Параметр Мюяць Кшьюсть вантажних мюць
4 5 9 10 11
Середня величина 1 13,13 1,83 5,78 6,78 1,99
недовантаження, т 2 12,45 2,25 5,80 - -
3 13,93 2,33 - - -
Стандартне вщхилення 1 1,94 1,27 3,13 6,10 0,68
2 2,35 1,61 1,46 - -
3 0,78 1,84 - - -
Коефщент варiацil 1 0,1475 0,6917 0,5414 0,8999 0,3430
2 0,1890 0,7141 0,2526 - -
3 0,0562 0,7907 - - -
Розрахунок характеристик розпод^ для схеми 15.15 наведений у таблищ 4.
Таблиця 4 - Основт статистичт характеристики схеми 15.15
Параметр М1сяць Кшьюсть вантажних мюць
4 6 8 10
Середня величина 1 10,67 4,88 8,85 7,77
недовантаження, т 2 12,59 5,35 4,84 8,95
3 11,75 4,00 7,53 8,02
Стандартне вщхилення 1 0,91 3,08 5,60 2,80
2 2,00 3,74 4,71 3,28
3 3,30 3,07 1,97 0,00
Коефщент варiацil 1 0,085 0,630 0,632 0,359
2 0,158 0,698 0,972 0,366
3 0,280 0,765 0,261 0,216
Встановлення емтричного закону розпод^ дослщжувано! величини, - ваги рулотв, проводимо на основi стати-стично! шформаци. Результати статистично! обробки представленi у виглядi таблиць i пстограм, зображених у табли-цях 7, 8 i на рисунках 2, 3.
У таблиц 7 приведений емтричний розподiл маси гарячекатаних рулонiв.
Таблиця 5 - Основш статистичт характеристики схеми 15.31
Параметр М1сяць Юльюсть вантажних мгсць
5 6 8 9 10 11 12 13
Середня величина недовантаження, т 1 6,09 27,32 16,44 4,08 3,79 3,20 1,94 2,71
2 7,34 - 3,51 4,43 3,10 3,12 2,72 -
3 6,09 4,48 21,17 7,26 5,87 3,76 1,35 -
Стандартне вщхилення 1 3,07 0,04 - 0,51 2,97 1,87 2,09 1,53
2 3,27 - 2,86 2,52 2,90 1,78 1,79 -
3 3,34 2,58 0,05 3,75 3,98 2,22 1,13 -
Коефщент варiацiï 1 0,5 0,001 - 0,12 0,78 0,58 1,07 0,56
2 0,44 - 0,81 0,56 0,93 0,57 0,66 -
3 0,54 0,57 0,002 0,51 0,67 0,59 0,84 -
Таблиця 6 - Основш статистичт характеристики схеми 15.32
Параметр Мтсяць Юльюсть вантажних мгсць
6 7 8 10 12
Середня величина 1 10,10 32,46 26,92 7,59 2,91
недовантаження, т 2 17,33 28,37 - 4,88 3,70
3 1,38 - 4,01 7,46 -
Стандартне вщхилення 1 6,58 - - 6,91 2,46
2 6,38 - - 2,72 3,08
3 1,14 - - 3,72 -
Коефщент варiацiï 1 0,65 - - 0,90 0,84
2 0,36 - - 0,55 0,83
3 0,82 - - 0,49 -
Таблиця 7 - Емтричний розподш маси гарячекатаних рулонiв
№ штервалу Границ штервалу xi - хi+\, т Частота попадання результата спостережень в штервал mj Вдаосна частота (частють) f 1нтегральна функщя F(x)
1 3,22 4,14 4 0,0007 0,0007
2 4,14 5,06 16 0,0028 0,0035
3 5,06 5,98 192 0,0336 0,0371
4 5,98 6,91 256 0,0448 0,0819
5 6,91 7,83 148 0,0259 0,1078
6 7,83 8,75 0 0,0000 0,1078
7 8,75 9,67 15 0,0026 0,1105
8 9,67 10,59 40 0,0070 0,1175
9 10,59 11,51 502 0,0879 0,2054
10 11,51 12,43 993 0,1739 0,3793
11 12,43 13,36 916 0,1604 0,5397
12 13,36 14,28 2422 0,4242 0,9639
13 14,28 15,20 170 0,0298 0,9936
14 15,20 16,12 36 0,0063 1,0000
Сума 5710 1,0000 1,0000
За результатами таблиц 7 найбiльша частота попадання результатiв спостережень присутня в iнтервалi (13,36 т ... 14,28 т).
Пстограма емпiричного розподiлу маси гарячекатаних рулошв наведена на рисунку 2. У таблищ 8 приведений емтричний розподш маси холоднокатаних рулонiв. Пстограма емтричного розподiлу маси холоднокатаних рулошв наведена на рисунку 3.
0,45
0 -™-Н-Н-Н-м-ж-М-Ж-М-Н-М-к.
3,22 4,14 5,06 5,98 6,91 7,83 8,75 9,67 10,59 11,51 12,43 13,36 14,28 15,20
Maca рулона, т
Рис. 2. Пстограма емтричного розподшу маси г/к рулонiв
Таблиця 8 - Емтричний розпод1л маси холоднокатаних рулотв
№ Гранищ штервалу Частота попадания результата В1дносна частота 1нтегральна
штервалу х i - хi+\, т спостережень в 1нтервал m¡ (часпсть) f¡ функЦя F(x)
1 1,28 2,25 2 0,0003 0,0003
2 2,25 3,22 11 0,0016 0,0019
3 3,22 4,18 64 0,0096 0,0116
4 4,18 5,15 787 0,1188 0,1304
5 5,15 6,12 2527 0,3816 0,5121
6 6,12 7,09 1188 0,1794 0,6915
7 7,09 8,06 58 0,0087 0,7003
8 8,06 9,02 29 0,0043 0,7047
9 9,02 9,99 82 0,0123 0,7171
10 9,99 10,96 569 0,0859 0,8030
11 10,96 11,93 626 0,0945 0,8975
12 11,93 12,89 334 0,0504 0,9480
13 12,89 13,86 333 0,0502 0,9983
14 13,86 14,83 11 0,0016 1,0000
Сума 6621 1,0000 1,0000
0,45 Ü.4Ü
1,28 -1 IS 5,1.5 6,12 7,09 S.06 9,00 9,99 10,9(5 11,93 12,R9 13,Яй
Maca рулона, т Рис. 3. Пстограма емтричного розподшу маси х/к рулонiв
Поставлену задачу будемо вир1шувати методом лшшного програмування.
Загальну постановку 3aAa4i лiнiйного програмування можна записати в такому вигJIядi:
k
Z(ckxk) ^ rnax(min) £ашкк < Ъг, i = 1,2,...,т, хк > 0,k = 1,2,...,и , (
_ _ *ik"-k
=1 k=1
де а, Ъ i , с i - задаш числа.
Позначимо через хр х2, ... , хи масу рулонiв. При цьому щльова функцiя - мiнiмум лопстичних витрат на 1 т готово! продукцп (упаковка рулонiв, здiйснення навантажувально-розвантажувальних операцш, використання люоматерь алiв для закршлення вантажу у ваrонi) буде мати вигляд:
z =—'■-=--> min, (2)
• х i • x i
де Т,ЗЛ°г - сумарш лоriстичнi витрати, пов'язанi з вщвантаженням рулонiв х i маси, грн.; ai - к1льк1сть рулонiв xi маси, од.; Y3naK - витрати на пакування, грн.;
Xзнавант - витрати, пов'язаш з використанням навантажувально-розвантажувальних механiзмiв, грн.; визнача-ються за формулою:
vонавант 01кр-г°д А р
ХЗ =в p, (3)
де в1кР• г°д - варлсть 1 крано-години, грн.;
1р
1ц - середня тривалiсть циклу завантаження одного рулону; ир - загальна к1льк1сть рулонiв зпдно зi схемою вiдвантаження, од.;
Хзлс - витрати на лiсоматерiали для закршлення рулошв у вагонi, грн.; визначаються за формулою:
хзЛС = HBcaz-B1M\ ()
де НЛвСг - норма використання лiсоматерiалiв на 1 вагон зпдно з конкретною схемою вщвантаження, мi; в1м3 - варпсть 1 м3 лiсоматерiалiв, грн.
Складаемо обмеження на вагу нетто вантажу у вагош, що дорiвнюe вантажотдйомносп вагона за винятком ваги використаних пiддонiв i необхвдних лiсоматерiалiв для кршлення вантажу (вщповщно до схем розмщення та крiплення вантаж1в):
ад + а2Х2 +... + апХп = qe - z-mn - тМс , (5)
де а1, а2, ап - шльшсть рулошв, яш е симетричними вщносно повздовжньо! вiсi вагону; qe - вантажотдйомшсть вагона, т;
тп - маса тддона, що використовуеться у схемi вiдвантаження, т; z - юльшсть використаних пiддонiв, од; тмс - маса лiсоматерiалiв для за^плення рулонiв, т. При цьому е обмеження на вагу рулошв:
bmax < x1, х2...хи > bmin , (6)
де bmax, bmin - вiдповiдно мшмальна i максимальна межа маси рулошв у замовленш, як1 е в наявносп на складi i допускаються до використання в схемах навантаження, т.
ЦХП-1 потрiбно провести ввдвантаження холоднокатаних рулошв у вагон, вантажотдйомшстю 70 т, ввдповвдно до схеми 15.31. При цьому перед бригадирами ввдвантаження постають так1 умови: максимальне використання ванта-
жопiдйомностi вагона, зпдно з замовленням вiдвантаження проводиться великими рулонами (8-14 т). Зпдно зi схемою навантаження, для доставки використовуеться 2 багатооборотних металевих пiддона, масою 1,9 т кожен. Необх-вдна к1льк1сть лiсоматерiалiв для кршлення рулонiв - 0,07 т.
Складаемо математичну модель задачi. Позначимо х1, х2 - вага симетричних рулонiв i х3 - вага рулону, розташо-ваного на перетиш поздовжньо! i поперечно! осi вагона. Тодi згiдно зi схемою буде використано 2 рулони масою хр розташованих бiля торцiв вагона (необхвдно дотримуватися умов рiвностi мас щодо поперечно! осi для рiвномiрностi завантаження транспортного засобу). Знадобиться 2 рулони, масою х2, i 1 рулон, масою х3. Цiльова функцiя буде мати вигляд:
1800 • 5 + 200 • 0,2 • 5 + 0,1-1200 9320
2л*1 + 2x2 + Х3 2хх*1 + 2x2 + Х3
min.
За умови таких обмежень отримуемо:
z =
2xi + 2x2 + 2x3 = 70,0 - 2-1,9 - 0,07 = 66,13 т; 8 < Xj,x2,x3 > 14; x1;x2,x3 > 0.
Вибiр рулонiв ввд 8 до 14 тонн проводиться на n^craBi наявносп на CKnaAi готово! продукцii рулошв з наближеною до цих значень вагою. Виршення завдання проводиться в MS Excel методом цшеспрямованого перебору опорних розв'язок зaдaчi лiнiйного програмування. Вiн дозволяе за шнцеве число крошв знайти оптимальне розв'язання, або встановити, що оптимальне розв'язання вщсутне.
Висновки i перспективи подальшого використання результата
Запропоновано метод розв'язання зaдaчi удосконалення логicтики доставки метaлопродукцii' оптимальним фор-муванням вагонних вiдпрaвлень шляхом перебору значень пaрaметрiв вантажних мюць (маси рулонiв). Згiдно з алгоритмом виконуеться пошук екстремуму цiльово! функцп (мiнiмум логicтичних витрат) при лшшних обмежен-нях. Використання на пракгищ розроблених зaходiв дозволяе зменшити шп^бну к1льк1сть рухомого складу, вaртicть провiзних платеж1в та розмiр плати за користування вагонами, оск1льки при ошгашзацл один i той же обсяг вантажу потребуе для перевезення меншо! кшькосл вaгонiв.
Список лiтератури
1. Бабушюн Г. Ф. Iмiгaцiйне моделювання масових перевезень готово! продукци металургшних пiдприемcгв aвгомобiльним грaнcпоргом / Г. Ф. Бабушюн, С. М. Турпак, С. В. Грицай, Л. О. Васильева // Металлургическая и горнорудная промышленность. - № 3, 2014. - С. 123-125.
2. Цимбалюк О. В. Логистическое управление предприятием в условиях неопределенности как инструмент минимизации технических рисков / О. В. Цимбалюк // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов, № 8. - Курск : 2013. - С. 12-14.
3. Устенко М. О. Основш проблеми транспортно! лопстики / М.О. Устенко // Вюник економжи транспорту i промисловоси, № 29. - Харюв : УкрДАЗТ, - 2010. - С. 274-277.
4. Соглашение о международном железнодорожном грузовом сообщении (СМГС, действует с 1 ноября 1951 г. с изменениями и дополнениями на 1.07.2011 г.)
Одержано 11.09.2014
© Канд. техн. наук С. М. Турпак, С. В. Грицай, Л. О. Васильева 3anopi3bK^ нацюнальний техычний уыверситет, м. Запорiжжя
Turpak S., Gritsay S., Vasilyeva L. Improving the logistics of optimal metal
forming carload shipments
