автореферат диссертации по транспорту, 05.22.01, диссертация на тему:Повышение эффективности двухэтапной технологии вывоза отходов

На правах рукописи

ОЛИМПИЕВ АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДВУХЭТАПНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

ВЫВОЗА ОТХОДОВ

Специальность 05.22.01 - «Транспортные и транспортно-технологические системы страны, ее регионов и городов, организация производства на транспорте»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005559408

Москва - 2014

005559408

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном

образовательном учреждении высшего профессионального образования

«Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)» на кафедре «Менеджмент»

Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор

Беляев Владимир Михайлович

Официальные оппоненты: Курганов Валерий Максимович, доктор

технических наук, профессор, ФГОБУ ВПО «Тверской государственный университет», профессор кафедры «Математика, статистика и информатика в экономике»

Крупенский Никита Александрович,

кандидат технических наук, Институт экономики транспорта и транспортной политики НИУ «Высшая школа экономики», старший научный сотрудник

Ведущая организация: ОАО «Научно-исследовательский институт

автомобильного транспорта», г. Москва

Защита состоится 29 января 2015 года, в 10.00 часов, на заседании диссертационного совета ДМ 212.126.06 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)» по адресу: 125319, г. Москва, Ленинградский проспект, д. 64, ауд. 42.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)».

Автореферат разослан « »_»2014 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью организации, просим направлять в адрес диссертационного совета. Телефон для справок 8 (499) 155-93-24

Ученый секретарь диссертационного совета

Ефименко Д.Б.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. В Московском регионе из-за массового закрытия полигонов сложилась крайне сложная ситуация, связанная с вывозом отходов производства и потребления. После расширения с 01.07.2012 года границ г. Москвы проблема нехватки мест для размещения отходов стала еще более актуальной, так как законодательство Российской Федерации запрещает организацию свалок на территориях населенных пунктов. Мировой опыт свидетельствует, что переход на двухэтапную технологию вывоза отходов автомобильным транспортом позволяет значительно сократить площади полигонов, улучшить экологическую обстановку и снизить пробеги транспортных средств. В ближайшее время в Московском регионе при активной поддержке со стороны государства появится обширная сеть современных мусороперегрузочных (МПС) и мусоросортировочных (МСС) станций и существенно вырастут объемы извлекаемого вторсырья.

Ужесточающаяся с каждым годом конкуренция в сочетании с постоянным ростом затрат приводит к значительному снижению прибыли организаций, осуществляющих вывоз отходов производства и потребления (ОПП). Систематическое внедрение инноваций в используемые технологии вывоза отходов позволит повысить качество и конкурентоспособность предоставляемых услуг.

Вопросы, связанные с совершенствованием существующих технологий вывоза ОПП, несмотря на явную заинтересованность со стороны государства и бизнеса, все еще остаются не достаточно хорошо изученными, что и предопределило актуальность темы диссертационного исследования. В частности, для двухэтапной технологии вывоза отходов производства и потребления, которые полностью или частично используются вторично, не решена актуальная на сегодняшний день проблема рационального распределения материальных потоков между клиентами, МСС(МПС), пунктами приема вторсырья и полигонами. Ее решение позволит сократить удельные суммарные затраты на вывоз отходов.

Целью исследования является разработка положений, обеспечивающих снижение удельных суммарных затрат на вывоз полностью или частично вторично используемых ОПП на основе рационального распределения материальных потоков между клиентами, МСС (МПС), пунктами приема вторсырья и полигонами.

Настоящая цель определила необходимость решения следующих задач:

1. Провести анализ и выявить специфические особенности двухэтапной технологии вывоза ОПП автомобильным транспортом.

2. Провести анализ распределения материальных потоков в транспортно-логистической системе двухэтапного вывоза полностью или частично вторично используемых ОПП.

3. Определить комплексные показатели эффективности двухэтапной технологии вывоза ОПП автомобильным транспортом.

4. Разработать методику распределения материальных потоков ОПП между клиентами, МСС (МПС), пунктами приема вторсырья и полигонами.

5. Провести анализ эффективности методики распределения материальных потоков ОПП.

6. Разработать математические модели распределения материальных потоков и алгоритм определения местоположений дополнительных мусоросортировочных станций, учитывающие специфические особенности двухэтапной технологии вывоза ОПП автомобильным транспортом.

7. Разработать рекомендации по практическому применению результатов исследования.

Объектом исследования является двухэтапная технология вывоза отходов производства и потребления, которые полностью или частично используются вторично.

Предметом исследования является процесс двухэтапной технологии вывоза отходов производства и потребления, которые полностью или частично используются вторично.

Соответствие паспорту специальности. Содержание выполненных исследований отвечает формуле паспорта научной специальности 05.22.01 -«Транспортные и транспортно-технологические системы страны, ее регионов и городов, организация производства на транспорте» и области исследования по пункту 3 «Транспортная логистика» и пункту 5 «Организация и технология транспортного производства. Управление транспортным производством. Оптимизация размещения транспортных предприятий и производств».

Теоретической и методологической основой исследования послужили труды ведущих специалистов в области обращения с отходами производства и потребления, грузовых автомобильных перевозок и логистики.

Основные методы исследования. При обработке экспериментальных данных и обосновании теоретических положений исследования использовались методы статистики и математического моделирования.

Информационную базу исследования составили: нормативные правовые акты, научные и информационные публикации в журналах и газетах, экспериментально-статистические данные и информация, собранная автором в процессе исследования

Научная новизна исследования заключается в разработке следующих положений, которые учитывают специфические особенности двухэтапной технологии вывоза ОПП автомобильным транспортом:

1. Методика рационального распределения материальных потоков отходов производства и потребления, позволяющая снизить удельные суммарные затраты на вывоз ОПП.

2. Математические модели распределения материальных потоков в транспортно-логистической системе двухэтапного вывоза полностью или частично вторично используемых ОПП.

3. Алгоритм определения местоположений дополнительных МСС, позволяющий модернизировать существующую сеть МСС.

Степень достоверности результатов исследования. Обоснованность и достоверность научных положений, а также выводов и рекомендаций, сформулированных и предложенных в диссертации, подтверждаются результатами экспериментальных исследований.

Практическая значимость результатов исследования. Разработанные положения имеют прикладной характер. Они позволяют повысить эффективность двухэтапной технологии вывоза ОПП автомобильным транспортом и могут быть использованы организациями, осуществляющими вывоз ОПП, при распределении материальных потоков отходов, а также органами государственного управления при разработке генерального плана развития территории.

Реализация результатов исследования. Основные результаты исследования одобрены и используются в деятельности ООО «Спецтранс» и ООО «Профуборка».

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методика рационального распределения материальных потоков отходов производства и потребления.

2. Математические модели распределения материальных потоков при вывозе автомобильным транспортом: предварительно отсортированного вторсырья; отходов производства и потребления через мусоросортировочные станции; частично предварительно отсортированных ОПП.

3. Алгоритм определения местоположений дополнительных МСС.

Апробация работы. Результаты исследования доложены, обсуждены и

одобрены на ежегодных научно-методических и научно-исследовательских конференциях МАДИ, г. Москва, 2010,2011, 2012 гг.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 10 научных статей. В изданиях из перечня рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций опубликовано 3 статьи.

Личное участие автора. Все результаты получены автором самостоятельно.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка из 117 наименований и трех приложений. Текст диссертации изложен на 119 страницах, включает 18 таблиц, 31 рисунок.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследования, определены цель, задачи, научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе проведен анализ двухэтапной технологии вывоза ОПП автомобильным транспортом и систем обращения с отходами в Московском регионе и за рубежом.

Анализ образуемых в Московском регионе отходов производства и потребления пятого класса опасности показал значительную долю в их

структуре полимеров, являющихся ценным вторсырьем (рисунок 1).

В 2011 и 2012 г. в регионе было образовано 14,5 и 15,6 млн. тонн ОПП соответственно, причем доля вторично используемых отходов не превышала 12%. За год затраты на вывоз ОПП увеличились с 51,8 до 59,7 млрд. руб.

Проведенный в исследовании анализ опыта обращения с отходами в Московском регионе и сопоставление его с зарубежным показал, что в настоящее время региональная политика в области обращения с отходами в целом неэффективна.

Установлено, что в Московском регионе распределение материальных потоков отходов производства и потребления между клиентами и МСС (МПС), а также между МСС (МПС) и пунктами приема вторсырья (полигонами) осуществляется преимущественно по территориальному принципу, без учета уровня развития транспортной сети. Сложившаяся практика распределения материальных потоков ОПП удобна при планировании перевозок, но часто приводит к существенному снижению эффективности двухэтапной технологии вывоза отходов.

Проблемами в области обращения с отходами производства и потребления в разное время занимались Безбородое В.А., Карпухин П.Г., Кожевников Е.В., Комков В.И., Луговенко В.В., Минаева В.П., Моисеева Н.М., Сергеева В.Г., Трофименко К.Ю., Трофименко Ю.В., Чеботаев A.A., Эдиев С.Б. и др.

Существенный научный вклад в изучении вопросов, связанных с транспортировкой и логистикой, организацией перевозок различных видов грузов внесен работами Беляева В.М., Волкова В.Д., Курганова В.М., Лукинского B.C., Миротина Л.Б., Некрасова А.Г., Остроуха A.B., Резера С.М., Смехова A.A., Троицкой H.A. и др.

Фундаментальное влияние на разработку математических моделей, методик и алгоритмов, описывающих процесс перевозки грузов и его планирование, оказали работы Авена О.И., Буслаева А.П., Ефремова A.B.,

Житковой В.А., Левита Б.Ю., Ловецкого С.Е., Моисеенко Г.Е., Яшиной М.В. и ДР-

Анализ научных и практических работ показал, что проработаны вопросы, связанные с: управлением транспортно-технологическим комплексом удаления ТБО; совершенствованием функционирования систем обращения с ТБО; маршрутизацией и прогнозированием объемов образования отходов; определением оптимального расположения мусороперегрузочной станции и распределением грузовых потоков не используемых вторично отходов; выбором и оптимизацией количества мусоровозов, определением областей их применения. Однако не проработаны вопросы, связанные с рациональным распределением материальных потоков в транспортно-логистической системе двухэтапного вывоза полностью или частично вторично используемых ОПП.

В Московском регионе выявлена устойчивая тенденция по постепенной замене одноэтапной технологии вывоза отходов двухэтапной с использованием мусороперегрузочных (мусоросортировочных) станций, которые можно рассматривать в качестве специализированных терминальных комплексов, используемых при вывозе отходов и предназначенных для приема, сортировки, перегрузки, прессования и дальнейшей отправки отходов на полигоны или пункты приема вторсырья. В исследовании выявлены специфические особенности используемой в Московском регионе двухэтапной технологии вывоза ОПП, которые заключаются в следующем: МСС (МПС), как правило, принадлежат организациям, осуществляющим вывоз отходов; данные организации занимаются самостоятельной реализацией вторсырья и несут расходы на утилизацию отходов; суммарный геометрический объем отходов, вывезенных от клиентов, из-за проводимого на МСС (МПС) уплотнения с извлечением (без извлечения) вторсырья существенно превышает суммарный геометрический объем отходов, доставленных на полигоны и пункты приема вторсырья; известны только максимально возможные объемы поставок на полигоны и пункты приема вторсырья.

Существующие математические модели, разработанные в основном для классических технологий перевозок грузов через терминалы, не учитывают специфические особенности двухэтапной технологии вывоза ОПП. Поэтому они не могут быть использованы для описания транспортно-логистической системы (ТЛС) двухэтапного вывоза полностью или частично вторично используемых ОПП, а при отсутствии математического аппарата нельзя эффективно распределять материальные потоки между всеми непосредственными участниками данной системы.

Во второй главе разработана методика рационального распределения материальных потоков ОПП и рассмотрена ТЛС двухэтапного вывоза полностью или частично вторично используемых ОПП, определены комплексные показатели эффективности двухэтапной технологии вывоза ОПП автомобильным транспортом и рассмотрена их структура.

Установлено, что клиенты, организация, осуществляющая вывоз отходов через МСС (МПС), а также полигоны и пункты приема вторсырья формируют ТЛС двухэтапного вывоза полностью или частично вторично используемых

ОПП. Анализ работы системы показал, что функциями клиентов являются: образование, сбор и накопление ОПП, предоставление необходимых сведений об отходах, подача заявок на их вывоз, осуществление платежей за предоставляемые услуги. Функциями специализированной организации, осуществляющей вывоз отходов через собственные МПС (МСС), являются: транспортировка отходов, проведение работ по их уплотнению и сортировке, осуществление необходимых платежей, продажа вторсырья, предоставление сведений об отходах. Функциями полигонов и пунктов приема вторсырья являются: прием отходов и проведение дальнейших операций с ними, предоставление сведений об отходах и осуществление необходимых платежей (рисунок 2).

Сведения о вывозимых ОПП

Сведения о принимаемых и размещаемых ОПП

Поток ОПП

Клиенты Плата за вывог'покупку ОПО.К» Организаиия, осуществляющая вывоз ОПП через мсс(мпд Плата я потшт'гсжупку отходов Полигоны и пункты приема вторсырья

i 9

Данные о

.....пршмгах н

размешенных ОПП

Данные о .. принятых и размещенных ОПП

Рисунок 2 - Схема движения материальных, финансовых и информационных потоков в ТЛС двухэталного вывоза полностью или частично вторично используемых ОПП

Установлено, что прибыль и удельные суммарные затраты на вывоз 01111 являются основными комплексными показателями эффективности двухэтапной технологии вывоза отходов автомобильным транспортом.

Удельные суммарные затраты на вывоз ОПП Sy>1 равны отношению суммарных затрат на вывоз ОПП к суммарному геометрическому объему вывезенных от клиентов отходов QCyMM:

о _CSIP+S^P+SQSP +SyT+SOTJ

ьуд~ ^ • (U

Разработанная методика рационального распределения материальных потоков ОПП (рисунок 3) учитывает специфические особенности двухэтапной технологии вывоза ОПП и позволяет за счет целесообразного распределения материальных потоков между клиентами и МСС (МПС), МСС (МПС) и пунктами приема вторсырья, МСС и полигонами снизить удельные суммарные затраты на вывоз полностью или частично вторично используемых ОПП.

Рисунок 3 - Алгоритм решения задач, связанных с распределением материальных потоков ОПГТ

После получения исходных данных для решения конкретной задачи разрабатывается математическая модель, учитывающая специфические особенности двухэтапной технологии вывоза ОПП, и вводится соответствующая система ограничений. Значения искомых неизвестных определяют с помощью широко распространенные компьютерных программ. В случае необходимости изменить полученный результат (например, при поломке оборудования на МСС) цикл повторяют заново.

В рамках методики разработаны три математические модели распределения материальных потоков ОПП и алгоритм определения местоположений дополнительных МСС. Транспортировку ОПП 5-го класса опасности от клиентов до МСС (МПС) осуществляют мусоровозы со съемными кузовами (бункеровозы), а от МСС (МПС) до пунктов приема вторсырья и полигонов отходы перевозят транспортными мусоровозами большой грузоподъемности.

В отличие от существующих подобных математических моделей распределения материальных потоков не используемых вторично отходов, учитывающих только затраты на транспортировку отходов Бтр, в разработанных моделях учтены также затраты организации, осуществляющей вывоз ОПП, на их переработку (обработку) на МСС (МПС) Бпер^обр), утилизацию Бут той части отходов, которая не может быть использована вторично, а также затраты Боте на покупку у клиентов отсортированного вторсырья, доходы от предоставления услуг по вывозу неотсортированных отходов Бвьш и от продажи вторсырья

Dbtop. Кроме того, в целевой функции и системе ограничений учтены специфические особенности двухэтапной технологии вывоза ОПП, а критерием оптимизации является "максимум прибыли", а не "минимум транспортной работы" или "минимум пробегов". В качестве определяемых неизвестных выступают геометрические объемы вывозимых отходов, а не их масса.

В общем случае целевая функция имеет следующий вид:

n = (DBUB+DBiqi)-(STp+Sncp+So6p+SyT+SOIC)->niax. (2)

Задача сводится к тому, чтобы определить такие объемы перевозок ОПП от каждого клиента на каждую МСС (МПС) и от каждой МСС (МПС) в каждый пункт приема вторсырья или полигон, которые позволят получить максимальное значение целевой функции.

Модель распределения материальных потоков при вывозе автомобильным транспортом предварительно отсортированного вторсырья разработана для случая, когда клиенты самостоятельно сортируют отходы.

Специализированная организация, осуществляющая вывоз ОПП, покупает у клиентов отсортированное ими вторсырье определенного вида и отвозит на собственные МПС. На МПС отходы уплотняют в брикеты, которые впоследствии поставляют в пункты приема вторсырья.

Известно: m - количество клиентов; п - количество МПС; р - количество пунктов приема вторсырья; Q,A - объем вывозимого вторсырья от i-ro клиента; QiBmax - максимальные объемы поставок в j-ю МПС; QkCmax - максимальный объем поставок в k-й пункт приема вторсырья; CjB - себестоимость обработки 1 м3 вторсырья в j-й МПС; Скс - тариф на покупку 1 тонны вторсырья в к-м пункте приема вторсырья; C¡a - тариф на покупку 1 м3 отсортированного вторсырья у i-ro клиента; Сдв - себестоимость транспортировки 1 \г вторсырья на 1 км от клиента до МПС; СВс - себестоимость транспортировки 1 м3 вторсырья на 1 км от МПС до пункта приема вторсырья; у — коэффициент уплотнения вторсырья в j-й МПС; p¡ - средняя плотность вторсырья в брикетах в j-й МПС; Цав - расстояние от i-ro клиента до j-й МПС; L¡h5C - расстояние от j-й МПС до k-го пункта приема вторсырья.

Необходимо осуществить такое распределение материальных потоков ОПП (вторсырья) между клиентами и мусороперегрузочными станциями, мусороперегрузочными станциями и пунктами приема вторсырья, чтобы организация, осуществляющая вывоз отходов, получила максимальную прибыль.

Функция прибыли имеет следующий вид:

n = ¿¿Pj'Clc •Qjií:-CAB'¿¿LjjAB,Q4A-CBt:-¿¿LjjBC-QillC-

j= 1 k=l j=l j=l k=l

m n ra )

ZlC^-ECVQ^max,

i«l j-l ¡=L

где Qíja - объем перевозок отходов (вторсырья) от i-ro клиента в j-ю МПС; Qjkc— объем перевозок отходов (вторсырья) с j-й МПС в k-й пункт приема вторсырья.

Из-за специфических особенностей двухэтапной технологии вывоза ОПП вводится система ограничений:

£<2* = Е2лГ • Q«*

Qkc sQ^.k'i-P

. (4)

■Qu =SQi.J = l-..m

J=l

QijA >0,i = l...m,j = l...n

j-i

Qjkc >o,j = i...n,k = i...p

Модель распределения материальных потоков при вывозе автомобильным транспортом ОПП через мусоросортировочные станции разработана для случая, когда клиенты не сортируют отходы.

От клиентов отходы вывозят на МСС, на МСС проводят их переработку с извлечением вторсырья, после которой брикеты с отсортированным вторсырьем поставляют в пункты приема вторсырья, а брикеты с отходами, которые не могут быть вторично использованы, вывозят на полигоны.

Известно: m - количество клиентов; п - количество МСС; р - количество пунктов приема вторсырья; b - количество полигонов; Q¡a - объем вывозимых отходов от i-ro клиента; QjBmax - максимальный объем поставок в j-ю МСС; Qkcmax - максимальный объем поставок в k-й пункт приема вторсырья; QaDm¡LX — максимальный объем поставок в а-й полигон; C¡a - тариф на вывоз 1 м3 отходов от i-ro клиента; С,ц - себестоимость переработки 1 м'1 отходов в j-й МСС; Скс -средний тариф на покупку 1 тонны отходов в k-м пункте приема вторсырья; CaD - тариф на утилизацию 1 м3 отходов в a-ом полигоне; СЛП - себестоимость транспортировки 1 м3 отходов на 1 км от клиента до МСС; Cbd - себестоимость транспортировки 1 м'' отходов на 1 км от МСС до полигона; Свс - себестоимость транспортировки 1 м3 отходов на 1 км от МСС до пункта приема вторсырья; у — коэффициент уплотнения отходов в j-й МСС; pt - средняя плотность вторсырья в брикетах в j-й МСС; с,- коэффициент извлечения вторсырья в j-й МСС; Цдв -расстояние от i-ro клиента до j-й МСС; L¡kBc - расстояние от j-й МСС до к-го пункта приема вторсырья; LjaBD - расстояние от j-й МСС до а-го полигона.

Необходимо осуществить такое распределение материальных потоков ОПП между клиентами и МСС, МСС и пунктами приема вторсырья, а также МСС и полигонами, чтобы организация, осуществляющая вывоз отходов, получила максимальную прибыль.

Функция прибыли имеет следующий вид:

n = ZCiA.QiA+I5:Pj-Clc-Qilc-CAB-IS4AB-Qs*-CBC-IlLjBc.Qjlc-

¡«1 j-i t-1 i-1 j-1 j»l k-1

- CBD- ZELjaBD- QJlU-SZClB- Q.a- £C3D- Q^ ^ max,

. j=l a=l l-1 j-1 a=l

где QijA - объем перевозок отходов от i-ro клиента в j-ю MCC; Qjkc— объем перевозок отходов с j-й МСС в k-й пункт приема вторсырья; Qjarr- объем перевозок отходов с j-й МСС в а-й полигон; QaD~ объем поставок отходов в а-й полигон.

Из-за специфических особенностей двухэтапной технологии вывоза ОПП вводится система ограничений:

i=i

Q^ =±Q,A,i=l...rn Q8a — O.i = 1...Щ. j = 1..-П

Qic =±QjlC)k = l...p j-'

Qjic >o,j = i...n,k = i...p

±Q.o=ZS(i-^)-Yr "Qii ..i j.i

Q.„iQ.wa = l...b

j-I

Qj,D S 0,a = l...b, j = l...n

(6)

Модель распределения материальных потоков при вывозе автомобильным транспортом частично предварительно отсортированных ОПП разработана для случая, когда клиенты сортируют только часть отходов.

Отсортированное клиентами вторсырье одного вида вывозят на МПС, а неотсортированные отходы доставляют на МСС. На МСС (МПС) проводят переработку (обработку) отходов, после которой брикеты с отсортированным вторсырьем поставляют в пункты приема вторсырья, а брикеты с отходами, которые не могут быть использованы вторично, вывозят с МСС на полигоны.

Известно: m - количество клиентов; п - количество МСС; t - количество МПС; р - количество пунктов приема вторсырья; b - количество полигонов; Qja - объем вывозимых неотсортированных отходов от i-ro клиента; QL«^B - объем вывозимого вторсырья от i-ro клиента; QjBmax - максимальный объем поставок в j-ю МСС; QfEmax" - максимальный объем поставок в f-ю МПС; Qkcmax -

максимальный объем поставок в k-й пункт приема вторсырья; QaDmax -максимальный объем поставок отходов в а-й полигон; C¡a - тариф на вывоз 1 м3 отходов от i-ro клиента; С]ЛВ - тариф на покупку 1 м3 отсортированного вторсырья у i-ro клиента; CjQ - себестоимость переработки 1 м3 отходов в j-й МСС; Сшв - себестоимость обработки 1 м3 отсортированного вторсырья в f-й МПС; Скс - средний тариф на покупку 1 тонны отсортированных на МСС отходов в k-м пункте приема вторсырья; Сксв - тариф на покупку 1 тонны вторсырья, отсортированного клиентами, в k-ом пункте приема вторсырья; C„d -тариф на утилизацию 1 м3 отходов в а-м полигоне; СЛв - себестоимость транспортировки 1 м3 отходов на 1 км от клиента до МСС; СЛк - себестоимость транспортировки 1 м3 отсортированного вторсырья на 1 км от клиентов до МПС; CBd - себестоимость транспортировки 1 м'1 отходов на 1 км от МСС до полигона; Свс ~ себестоимость транспортировки 1 м3 отходов на 1 км от МСС до пункта приема вторсырья; Сес - себестоимость транспортировки 1 м3 вторсырья на 1 км от МПС до пункта приема вторсырья; у- коэффициент уплотнения отходов в j-й МСС; уj- коэффициент уплотнения вторсырья в f-й МПС; p¡ - средняя плотность вторсырья в брикетах в j-й МСС; р, - средняя плотность вторсырья в брикетах в f-й МПС; е- коэффициент извлечения вторсырья в j-й МСС; LijAB -расстояние от i-ro клиента до j-й МСС; L^ - расстояние от i-ro клиента до f-й МПС; Ljujc - расстояние от j-й МСС до k-го пункта приема вторсырья; LftLC -расстояние от f-й МПС до k-го пункта приема вторсырья; Ljap,n - расстояние от j-й МСС до а-го полигона.

Необходимо осуществить такое распределение материальных потоков ОПП между клиентами и МСС, клиентами и МПС, МСС (МПС) и пунктами приема вторсырья, а также МСС и полигонами, чтобы организация, осуществляющая вывоз отходов, получила максимальную прибыль.

Функция прибыли имеет следующий вид:

1=1 j=l k=l f=l k=l 1=1 j=l n p n b m n b

j=l k-l j»l >»1 i-1 j-1 ■-! V -^•ZIL^.Q^-C^EXL^-Q^-XXQ-Q^-EQ-Q^max,

¡-I f-l f-l k-l f-l i-1 i-1

где QjjA - объем перевозок неотсортированных отходов от i-ro клиента в j-ю МСС; Qjkc— объем перевозок отходов с j-й МСС в k-й пункт приема вторсырья; Qíiab- объем перевозок вторсырья от i-ro клиента в f-ю МПС; Qfkc"- объем перевозок вторсырья с f-й МПС в k-й пункт приема вторсырья; Q|aI)- объем перевозок отходов с j-й МСС в а-й полигон; QaD- объем поставляемых отходов со всех МСС в а-й полигон.

Из-за специфических особенностей двухэтапной технологии вывоза ОПП вводится система ограничений:

к-1 1-1 .)-! 1-1 Г»1

= -п

<ЭиА > ОД = 1...ГП, _) = 1...П

<2ю = <2*^ к = 1...Р

Г-1

<21кг > О, 1 = 1...п,к = 1...р

о«1 1-1

О.Г, *' = 1...Ь

С>«о = ¿«З^Е»3 = 1---Ь

J-l

1-1

<ЗГА = ±<2ГгЛ Д = 1...т

Г-1

<Э,-ГА > ОД = 1.= 1...1

^ о, г = = 1...р

Алгоритм определения местоположений дополнительных МСС предназначен, в первую очередь, для использования при разработке генеральных планов развития территорий Московского региона (рисунок 4). Конечным результатом его практического применения является определение местоположений дополнительных МСС.

Задана транспортно-логистическая система двухэтапного вывоза полностью или частично вторично используемых ОПП с клиентами, существующими МСС, пунктами приема вторсырья и полигонами. Известны: максимальные объемы вывозимых отходов от каждого клиента; максимальные объемы поставок, а также коэффициенты уплотнения, извлечения вторсырья и плотность отсортированных отходов в брикетах для каждой из существующих МСС; максимальные объемы поставок отходов в каждый полигон и пункт приема вторсырья; себестоимость транспортировки и переработки отходов; стоимость покупки вторсырья; тарифы на утилизацию и вывоз отходов. Материальные потоки ОПП должны проходить только через существующие и проектируемые МСС. Зная себестоимость переработки, коэффициенты уплотнения и извлечения вторсырья, плотность отсортированных отходов в брикетах, максимальные производственные возможности проектируемых МСС, необходимо определить такие местоположения последних, при которых прибыль организации, осуществляющей вывоз полностью или частично

вторично используемых ОПП, будет максимальной. В качестве определяемых величин выступают координаты дополнительных МСС.

Рисунок 4 - Алгоритм решения задачи определения местоположений дополнительных МСС

Сформировав информационную базу исходных данных, на следующем этапе при добавлении МСС к сети существующих условно принимают, что ее производственные возможности равны реально необходимым, а существующие МСС работают с максимальными производственными возможностями.

Используя математическую модель распределения материальных потоков при вывозе автомобильным транспортом ОПП через мусоросортировочные станции, с помощью компьютерных программ определяют координаты дополнительной МСС и проводят их корректировку с учетом требований действующего законодательства. Далее необходимо сравнить условно принятые при решении задачи и реальные максимально возможные объемы поставок на проектируемую МСС, которые не были учтены ранее.

В случае, если реальные максимально возможные объемы поставок отходов на проектируемую МСС окажутся больше условно принятых, то задача будет решена, так как суммарные производственные возможности действующих и дополнительной МСС превысят требуемые. Иначе цикл необходимо повторить заново и провести добавление еще одной МСС к уже имеющимся (действующим и дополнительной, местоположение которой было определено ранее) до тех пор, пока фактические производственные возможности последней дополнительной МСС не превысят необходимые.

В третьей главе проведены экспериментальные и теоретические исследования, придающие научной работе прикладной характер. Оценен эффект от использования результатов работы, определены рекомендуемые источники получения значений исходных показателей и направление тематики дальнейших исследований.

В рамках исследования проводился эксперимент по апробации методики рационального распределения материальных потоков ОПП в работе организации, осуществляющей вывоз отходов. Отсортированные клиентами отходы (вторсырье) вывозили на МПС и после соответствующей обработки поставляли в пункты приема вторсырья.

Используя разработанную методику, каждый день эксперимента с помощью ЭВМ осуществлялось распределение материальных потоков между клиентами и мусороперегрузочными станциями, мусороперегрузочными станциями и пунктами приема вторсырья. Далее проводилось сравнение основных результатов, полученных при использовании разработанной методики, с результатами, которые могли получиться, если организация не применяла ее в практической работе (рисунок 5, рисунок 6, рисунок 7).

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Клиенты

ВМПС2 □ МПС1

Пункты приема вторсырья

Рисунок 5 - Объемы перевозок отходов за определенный день эксперимента при использовании разработанной методики

Рисунок 6 - Объемы перевозок отходов за определенный день эксперимента, если не использовать разработанную методику

_День_

□ При использовании методики В Если не использовать методику

- 680 л

| 620 ■ а 1 600 ■ г >. едп . 1

|

" 560 ■ 0) 1 540 ■ 1 520> 500 ■

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

День

| □ При использовании методики Я Если не использовать методику]

Рисунок 7 - Изменение прибыли и удельных суммарных затрат

При апробации методики установлено, что удельные суммарные затраты на вывоз отходов имеют линейный тренд зависимости от суммарного объема вывезенных от клиентов отходов и коэффициента использования грузоподъемности транспортных средств (рисунок 8 и рисунок 9).

- 630

♦ Фактические значения — Линия тренда

Рисунок 8 - Зависимость удельных суммарных затрат от суммарного объема вывезенных от клиентов отходов

Коэф. использования грузоподъемности транспортных средств ♦ Фактические значения — Линия тренда |

Рисунок 9 - Зависимость удельных суммарных затрат от коэффициента использования грузоподъемности транспортных средств

При анализе результатов проведенного эксперимента выявлено увеличение прибыли организации, осуществляющей вывоз ОПП, на 26,4%, коэффициента использования грузоподъемности транспортных средств на 6%, а также уменьшение транспортной работы на 10,5%, удельных суммарных затрат на вывоз отходов на 4,5%, пробегов с грузом на 6,2% и количества ездок транспортных мусоровозов до пунктов приема вторсырья на 8,4% (таблица 1).

Таблица 1 - Изменение основных показателей

Показатель При использовании методики До использования методики Изменение показателей, %

Транспортная работа, т-км. 99812 111571 -10,5

Пробег с грузом, км. 23643 25209 -6,2

Кол-во ездок мусоровозов до пунктов приема вторсырья 98 107 -8,4

Коэффициент использования грузоподъемности транспортных средств 0,71 0,67 6

Прибыль, руб. 1437875 1137261 26,4

Удельные суммарные затраты на вывоз отходов, руб./м3 598 626 -4,5

Установлено, что от практического использования результатов исследования значительный положительный эффект получают все непосредственные участники транспортно-логистической системы двухэтапного вывоза полностью или частично вторично используемых ОПП, а также Московский регион (таблица 2).

Таблица 2 - Эффект от практического использования результатов исследования

Организации, осуществляющие вывоз ОПП Более эффективная технология вывоза отходов Улучшение основных показателей работы Повышение конкурентоспособности, эффективности и инвестиционной привлекательности, увеличение доли на рынке и улучшение качества предоставляемых услуг Устойчивое развитие в дальнейшем

Клиенты Уменьшение тарифов на вывоз отходов, получение более качественных услуг Снижение издержек и улучшение показателей работы Повышение конкурентоспособности и инвестиционной привлекательности

Пункты приема вторсырья и полигоны Более выгодные условия сотрудничества с поставщиками отходов Улучшение базисных показателей работы Устойчивое развитие в дальнейшем

Московский регион Значительное увеличение доли вторично используемых отходов, сокращение количества полигонов, снижение нагрузки на дорожную сеть Рост доходов бюджета и уменьшение расходов на природоохранную деятельность Повышение конкурентоспособности и эффективности экономики

Рекомендуемые источники получения значений исходных показателей представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Рекомендуемые источники получения значений исходных

показателей

Показатель Источник получения значений

Расстояния между непосредственными участниками системы вывоза отходов Регулярно обновляемые электронные карты

Тарифы на вывоз, утилизацию отходов и покупку отсортированного вторсырья. Максимальные объемы поставок на полигоны и пункты приема вторсырья Условия заключенных договоров

Максимальные объемы поставок на мусороперегрузочные п мусоросортировочные станции Техническая характеристика используемого оборудования

Себестоимость транспортировки, переработки (обработки)отходов, плотность вторсырья в брикетах, коэффициент извлечения вторсырья Определяются расчетным путем с использованием специальных методик

Эффективность использования методики рационального распределения материальных потоков ОПП для клиентов можно оценить с помощью

введенного показателя Суд — удельного изменения тарифов на оказываемые клиентам услуги, равного отношению изменения величины прибыли ДП организации, осуществляющей вывоз отходов, к суммарному геометрическому объему вывезенных от клиентов отходов Рсумм.

„ ДП

Суд = 75—• (Ю)

^сунм

Удельное увеличение тарифа на покупку вторсырья у клиентов, рассчитанное по результатам эксперимента, может составить 42,04 руб./м3.

Вывоз ОПП часто осуществляется с несоблюдением временных ограничений, что, в свою очередь, приводит к наложению штрафных санкций на подрядные организации. Сложность выполнения своевременного вывоза отходов, особенно в крупных городах, в основном связана с транспортными проблемами региона.

Однако в перспективе в связи с планируемым улучшением ситуации на дорогах Московского региона и ростом конкуренции проблема строгого соблюдения временных интервалов вывоза отходов станет более актуальной. Ее решение позволит существенно повысить эффективность двухэтапной технологии вывоза отходов производства и потребления.

Поэтому дальнейшие исследования по тематике работы целесообразно проводить в направлении обеспечения своевременного вывоза ОПП.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В диссертационном исследовании получены следующие основные результаты, совокупность которых свидетельствует о достижении поставленной цели и решении сформулированных задач:

1. Анализ научно-исследовательских и практических работ показал, что в настоящее время не решена актуальная проблема повышения эффективности двухэтапной технологии вывоза отходов производства и потребления, которые полностью или частично используются вторично, на основе рационального распределения материальных потоков между клиентами, МСС (МПС), пунктами приема вторсырья и полигонами.

2. Проведен анализ и выявлены специфические особенности используемой в Московском регионе двухэтапной технологии вывоза ОПП автомобильным транспортом.

3. Установлено, что существующие математические модели не могут быть использованы для решения задач, связанных с распределением материальных потоков в транспортно-логистической системе двухэтапного вывоза полностью или частично вторично используемых отходов производства и потребления, так как не учитывают специфические особенности двухэтапной технологии вывоза ОПП автомобильным транспортом.

4. Разработана и апробирована методика рационального распределения материальных потоков отходов производства и потребления, учитывающая специфические особенности двухэтапной технологии вывоза ОПП и позволяющая снизить удельные суммарные затраты на их вывоз.

5. Определены комплексные показатели эффективности двухэтапной технологии вывоза ОПП автомобильным транспортом и рассмотрена их структура.

6. Разработаны учитывающие специфические особенности двухэтапной технологии вывоза ОПП алгоритм определения местоположений дополнительных мусоросортировочных станций и математические модели распределения материальных потоков при вывозе автомобильным транспортом: предварительно отсортированного вторсырья; отходов производства и потребления через мусоросортировочные станции; частично предварительно отсортированных ОПП.

7. Доказано, что методика рационального распределения материальных потоков отходов производства и потребления позволяет существенно повысить эффективность двухэтапной технологии вывоза ОПП, которые полностью или частично используются вторично. Результаты проведенного эксперимента показали увеличение прибыли специализированной организации, осуществляющей вывоз отходов, на 26,4% и коэффициента использования грузоподъемности транспортных средств на 6% при снижении удельных суммарных затрат на вывоз отходов на 4,5%, транспортной работы на 10,5%, пробегов с грузом на 6,2% и количества ездок мусоровозов до пунктов приема вторсырья на 8,4%.

8. Установлено, что при использовании методики рационального распределения материальных потоков отходов производства и потребления значительный положительный эффект получит Московский регион и все непосредственные участники транспортно-логистической системы двухэтапного вывоза полностью или частично вторично используемых ОПП.

9. Даны рекомендации по практическому применению результатов исследования. Дальнейшие исследования по тематике работы целесообразно проводить в направлении обеспечения своевременного вывоза ОПП.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

I. Публикации в изданиях нз перечня рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций:

1. Напольский, Б.М. К вопросу о распределении материальных потоков при перевозках отходов производства и потребления с использованием мусоросортировочных станций / Б.М. Напольский, A.B. Олимпиев // Автотранспортное предприятие. - 2013. - №7. - С. 51-53.

2. Напольский, Б.М. Модель выбора оптимального варианта закрепления объектов транспортно-логистической системы вывоза вторично используемых

твердых промышленных отходов / Б.М. Напольский, A.B. Олимпиев // Вестник МАДИ. - 2009. - № 4. - С. 109-112.

3. Олимпиев, A.B. К вопросу об оптимизации материальных потоков при перевозке отходов производства и потребления и использованием мусороперегрузочных станций / A.B. Олимпиев // Транспортное дело России. -2012,- №5. -С. 183-184.

И. Научные публикации в прочих изданиях:

4. Напольский, Б.М. К вопросу об определении оптимального варианта расположения мусоросортировочной станции при вывозе твердых бытовых и промышленных отходов / Б.М. Напольский, A.B. Олимпиев // Организация перевозок пассажиров и грузов на современном этапе: сборник научных трудов МАДИ,2010.-С. 83-88.

5. Олимпиев, A.B. К вопросу о целесообразности использования методики рационального распределения материальных штоков отходов производства и потребления / A.B. Олимпиев // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - 2013. - №7. - С. 57-58.

6. Олимпиев, A.B. Логистическая система вывоза вторично используемых отходов производства и потребления с применением мусоросортировочных или мусороперегрузочных станций / A.B. Олимпиев // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - 2013. - №4. - С. 60-61.

7. Олимпиев, A.B. Методика рационального распределения материальных потоков вторично используемых отходов производства и потребления / A.B. Олимпиев // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - 2013.

- №7. - С. 55-56.

8. Олимпиев, A.B. Модели распределения материальных потоков при доставке вторично используемых отходов и алгоритм определения местонахождения дополнительных мусоросортировочных станций / A.B. Олимпиев // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - 2014.

- №3. - С. 65-68.

9. Олимпиев, A.B. Модель рационального распределения материальных потоков при перевозках вторично используемых отходов производства и потребления с применением мусоросортировочных станций / A.B. Олимпиев // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - 2013. - №4. - С. 61-63.

10. Олимпиев, A.B. Особенности перевозок отходов производства и потребления с применением мусоросортировочных или мусороперегрузочных станций / A.B. Олимпиев // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - 2013. - №4. - С. 59-60.

Подписано в печать 17.11.2014г.

Усл. п.л. - 1.0 Заказ №24230 Тираж: 100 экз.

Копицентр «ЧЕРТЕЖ.ру» ИНН 7701723201 107023, Москва, ул.Б.Семеновская 11, стр.12 (495) 542-7389 www.chertez.ru