Выбор оптимального режима функционирования погрузочно-разгрузочного фронта Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 656.212.7

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО РЕЖИМА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПОГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНОГО ФРОНТА

Е.В. Нагорный, профессор, д.т.н., А.В. Павленко, доцент, к.т.н., ХНАДУ

Аннотация. Определяются оптимальные режимы функционирования погрузочно-разгрузочного фронта по выбранным критериям. При этом используется разработанная модель на основе сетей Петри, с помощью которой моделируется производственная ситуация на погрузочно-разгрузочном фронте.

Ключевые слова: погрузочно-разгрузочный фронт, оптимальный режим, критерии, модель, производственная ситуация.

Введение

Эффективное функционирование транспортного процесса по доставке грузов в системе производственных процессов имеет большое значение. Грузовладельцы предъявляют высокие требования к срокам доставки и к сохранности перевозимого груза. Поэтому важнейшее значение приобретает повышение надежности работы отдельных подсистем, а именно определение оптимальных режимов их функционирования.

Анализ последних достижений

Процесс взаимодействия грузовладельцев и грузовых станций рассматривается по принципу системного моделирования деятельности элементов производственно-транспортной цепи [1]. Основной акцент ставился на учет интересов потребителей транспортной продукции, при этом предлагалось использовать принципы логистики, которые заключаются в системном подходе к функционированию транспорта в целом и отдельных его составляющих.

Разработанные концепции реструктуризации работы узлов направлены, прежде всего, на концентрацию погрузочно-разгрузочных работ, которая предусматривает улучшение использования транспортных средств, складов, механизмов, маневровых средств [2].

Использование различных математических методов для оптимального управления грузопотоками не привело к улучшению работы транспортных узлов из-за недостатков существующих методик [3]. Предлагается новый метод моделирования с помощью теории сетей Петри, которые позволяют глубоко исследовать поведение системы и получить информацию о наиболее важных ее характеристиках.

Предлагается рассматривать грузовые станции как "центры прибыли", и при внедрении прогрессивной технологии перевозок „от двери до двери" они смогут управлять потоками грузов и участвовать в их доставке получателям [4]. Следовательно, функционирование как грузовой станции, так и погрузочно-разгрузочного фронта должно быть направлено на ускорение доставки грузов за более короткий период при минимальных затратах.

Цели и постановка задачи

Функционирование погрузочно -разгрузочного фронта должно осуществляться на основе выбора оптимальных режимов. В этом случае необходимо определить критерии оптимизации, произвести анализ производственной ситуации, а также, используя принципы моделирования, определить оптимальные режимы функционирования погру-зочно-разгрузочного фронта.

Определение критериев оптимизации

Решение задачи оптимального режима функционирования погрузочно-разгрузочного фронта (ПРФ) требует решения задачи минимизации значений времени нахождения груза на ПРФ Т и затрат, связанных с выполнением операций, производимых на ПРФ С ф

Тр ^ шш,

Спрф ^ ш1п.

(1)

(2)

При этом время нахождения груза на ПРФ в течение суток состоит из ряда переменных

Т = Гж + / + ¿ож + / + ¿ож + /

р пу пр пр пу а а

где , С", - продолжительность ожидания

соответственно подачи-уборки вагонов, погрузки-выгрузки и грузовых операций автомобилями, ч; ¿пу, ¿пр, ¿а - продолжительность соответственно

подачи-уборки вагонов, погрузки-выгрузки вагонов и погрузки-выгрузки автомобиля, ч.

При определении времени нахождения груза на ПРФ время на ожидание грузовых операций автомобилями и время на погрузку-выгрузку автомобиля принимаются как постоянные.

Затраты, связанные с выполнением операций, производимых на ПРФ, будут равны

N2 Р а

С — ст в

гр П п Ж

прм под прм

Спрф — У С , 1—1

(4)

где N - среднесуточная погрузка и выгрузка, ваг.; Рст - статическая нагрузка, т/ваг.; ав -стоимость вагоночаса простоя, грн.; ппрм - количество ПРМ; ппод - количество подач на грузовой фронт; Ж - производительность ПРМ, т/ч.

Затраты, связанные с подачей и уборкой вагонов

См — / ам, (8)

м м м * ^ '

где ¿м - время на подачу и уборку вагонов, ч; ам - стоимость локомотивочаса, грн.

где к - виды затрат на выполнение операций на ПРФ.

У С — С + С + С + С +

+С + С + С + с

(5)

где Сам - затраты, связанные с амортизацией и ремонтом ПРМ, грн./ч; Сгр - затраты, связанные

с вагоночасами простоя вагонов при погрузке-выгрузке, а также при поступлении вагонов на грузовой фронт, грн./ч; См - затраты, связанные с подачей и уборкой вагонов, грн./ч; Соп - затраты связанные с ожиданием грузовых операций вагонами, грн./ч; Сап - затраты, на амортизацию и ремонт погрузочно-разгрузочных путей, грн./ч; Соб - затраты, связанные с ожиданием вагонами грузовых операций в виду занятости грузового фронта, грн./ч; Са - затраты, связанные с ожиданием грузовых операций автомобилем, грн./ч; Св - затраты, связанные с тем, что стоимость груза на время нахождения его на ПРФ извлекается из оборота, грн/ч.

Затраты, связанные с амортизацией и ремонтом ПРМ, определяются по формуле

С —

км • *(ам +Ум )

365•24 '

(6)

где км - стоимость одного ПРМ, грн.; ам - доля амортизационных отчислений на ПРМ; ум - коэффициент эффективности капитальных вложений в ПРМ, 365 - количество дней в году.

Затраты, связанные с вагоночасами простоя вагонов при погрузке-выгрузке, а также при поступлении вагонов на грузовой фронт

Затраты, связанные с ожиданием грузовых операций вагонами

(

Соп — ^ (1 + ип )

Т

V 2ппод

(24 - Т сш) 48

2Л

(9)

где ип - коэффициент вариации поступления вагонов на грузовой фронт; Тскл - продолжительность работы склада в течении суток, ч.

Затраты на амортизацию и ремонт погрузочно-разгрузочных путей (ПРП) с учетом нормативного коэффициента эффективности капиталовложений

Сп —

кп 1вN (а п +Уп)

365 • 24ипод '

(10)

где кп - стоимость одного погонного метра ПРП, грн.; 1в - средняя длина вагона, м.; ап - коэффициент амортизационных отчислений на восстановление путей; уп - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений на погру-зочно-разгрузочные пути.

Затраты, связанные с ожиданием вагонами грузовых операций в виду занятости грузового фронта

С—

^об

1

N3 Р2 (1 + ов2) ав__

2п п Ж (Т п Ж - Р N)

под прм прм V скл прм прм ст

. (11)

Затраты, связанные с ожиданием грузовых операций автомобилем

С — -

Nа N^4 (1 + и2) ас

2(Тсклп^м - РстN)-

(12)

где Na - число грузовых операций с автомобилями; иа - коэффициент вариации поступления

1—1

автомобилей на грузовой фронт; ta - продолжительность выполнения грузовой операции с одним автомобилем, ч; ас - стоимость автомобиле-часа, грн.

Затраты, связанные с тем, что стоимость груза на время нахождения его на ПРФ извлекается из оборота

С =

ЦгрТр Д 365 '

(13)

где Цгр - стоимость груза, грн.; Д - норма дисконта.

Затраты, связанные с ожиданием грузовых операций автомобилем принимаются постоянными.

Местные вагонопотоки поступают на ПРФ с различной интенсивностью. Это приводит к возможному простою вагонов, погрузочно-разгрузочных механизмов (ПРМ), как выгрузки, так и погрузки. Аналитически определить значения продолжительности операций сложно, особенно при постоянно меняющихся объемах грузодвижения. Поэтому для определения постоянно изменяющихся параметров необходимо использовать математический аппарат, который позволит учитывать вероятностные процессы, происходящие в работе погрузочно-разгрузочных фронтов, а также определять их оптимальные параметры функционирования [3].

Выбор оптимального режима

Для повышения эффективности использования ПРФ в современных условиях необходима разработка новых подходов и методов организации работы, базирующихся на принципах логистики и моделирования.

Реализация принципов логистики и моделирования предусматривает разработку технологии функционирования отдельной подсистемы - по-грузочно-разгрузочный фронт, учитывая взаимосвязи с другими подсистемами.

Для моделирования выбраны сети Петри, которые позволяют исследовать вероятностные процессы с учетом отказов и очередей [3]. Разработана модель функционирования ПРФ. Следует отметить, что разработанную модель можно дополнять различными составляющими, а также детализировать или интегрировать при необходимости.

вид груза - тарно-штучный груз; стоимость одного ПРМ - 50000 грн.; количество ПРМ - 1, 2, 3, 4 шт.; количество подач - 1, 2;

эксплуатационная производительность погрузоч-но-разгрузочного механизма - 15 т/ч; амортизационные отчисления на ПРМ - 0,22; коэффициент капиталовложений на ПРМ - 0,1; среднесуточная выгрузка вагонов - 6 шт.; статическая нагрузка вагона - 48 т; затраты времени на одну подачу-уборку вагона -0,24 ч;

стоимость одного локомотивочаса - 30 грн.; стоимость одного вагоночаса - 0,8 грн.; коэффициент вариации поступления вагонов на станцию - 0,3;

стоимость сооружения одного погонного метра ПРП - 250 грн.;

амортизационные отчисления на ПРП - 0,025; коэффициент эффективности капиталовложений на ПРП - 0,5;

средняя длина вагона - 14,73 м; продолжительность работы склада - 12 ч; стоимость груза - 90000 грн.; норма дисконта - 20%.

В процессе моделирования были получены значения времени нахождения груза на ПРФ в зависимости от числа ПРМ. Исходя из полученных данных была построена графическая зависимость времени нахождения груза на ПРФ и суммарных затрат, связанных с операциями, производимыми на ПРФ, при числе подач ппод=1 (рис. 1) и ппод=2 (рис. 2). Из которых видно, что оптимальный режим функционирования ПРФ возможен при числе подач ппод=1, минимальном значении затрат, связанных с операциями, производимыми на ПРФ 50,8 грн/ч, значении времени нахождения груза на ПРФ - 5,1 часа и количестве ПРМ 3 шт.

Спрф,грн/ч

120 100 80 60 40 20 0

~~—■ У--

3,4 5,1 6,0 7,2

V-

Для выбора оптимального режима функционирования ПРФ выполнено моделирование производственной ситуации и определены затраты по нахождению груза на ПРФ, используя следующие исходные данные:

Рис. 1. Зависимость затрат от времени нахождения груза на ПРФ и числа ПРМ, при числе подач Ппод=1

2

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Спрф,гРн/ч

< ---

--- ---

7,3 9,4 11,7 14,6 Т

4

1

Рис. 2. Зависимость затрат от времени нахождения груза на ПРФ и числа ПРМ, при числе подач иПОд=2

Выводы

Настоящее положение в работе погрузочно-разгрузочных фронтов требует создания оптимальных условий для их функционирования, которые должно быть направлены на ускорение доставки грузов за более короткий период времени при минимальных затратах. При этом необходимо использовать новые методики, позволяющие оперативно реагировать на постоянно изменяющиеся объемы работы на ПРФ.

Для определения оптимального режима функционирования ПРФ были выбраны критерии оптимальности - время нахождения груза на ПРФ и затраты, связанные с операциями, производимыми на ПРФ. Разработана модель на основе сетей Петри, с помощью которой можно исследовать вероятностные процессы с учетом отказов и очередей. Выполнено моделирование производственной ситуации и определены время нахождения груза на ПРФ и затраты, которые связанны с нахождением груза на ПРФ, используя исходные данные. Так, при изменении числа ПРМ от 1 до 5 и количества подач от 1 до 2, определен режим

оптимального функционирования ПРФ, т.е. выбранные критерии достигают минимальных значений - Тр =5,1 ч, Спрф = 50,8 грн/ч.

На основе предложенного метода можно представить режима функционирования ПРФ как множество фаз его работы с набором дополнительных технологических операций в каждой фазе, которые могут быть внедрены для ускорения доставки груза. Для решения этой задачи необходимо использовать метод векторной оптимизации, который позволит получить расчетный тариф за сокращение времени нахождения груза на ПРФ.

Литература

1. Осипов А.П., Ересько А.В. Совершенствование

местной работы отделения с крупным узлом // Железнодорожный транспорт. - Москва. -1993. - Вып.2. - С. 10-11.

2. Апатцев В.И. Оптимизация работы железнодо-

рожных узлов // Железнодорожный транспорт. - Москва. - 1998. - Вып. 11. - С. 2-6.

3. Нагорний £.В., Альошинський £.С., Пав-

ленко О.В. Методика вибору варiанта штен-сивно! технологи вантажоруху в транспортному вузлi з дом^ючим сектором залiзни-чного транспорту // Автомобильный транспорт. - Харьков: ХНАДУ. - 2003. - Вып. 12. - С. 15-19.

4. Нагорный Е.В., Топчиев Н.П., Запара В.М.

Подходы к моделированию взаимодействия грузовых станций и грузовладельцев // Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. - Харьков. -2001. - Вып. 2. - С. 95-99.

Рецензент: М.А. Подригало, профессор, д.т.н.. ХНАДУ.

Статья поступила в редакцию 31 января 2005 г.

р