автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему:Совершенствование организации автомобильных грузоперевозок на технологических маршрутах непрерывных производств

На правах рукописи

Панайотов Константин Константинович

УДК 681.3.01

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ГРУЗОПЕРЕВОЗОК НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАРШРУТАХ НЕПРЕРЫВНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук 11 НОЯ 2015

005564303

Волгоград - 2015

005564303

Работа выполнена на кафедре «Транспортные системы» в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Луганский государственный университет имени Владимира Даля»

доктор технических наук, профессор Нечаев Григорий Иванович

Кочерга Виктор Григорьевич -

доктор технических наук, профессор, директор Северо-Кавказкого филиала ОАО «ГИПРОДОРНИИ»;

Куликов Алексей Викторович -

кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет», доцент кафедры «Автомобильные перевозки»

ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.»

Защита состоится 4 декабря в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.028.03, созданного на базе Волгоградского государственного технического университета, по адресу: 400005, г. Волгоград, проспект им. В. И. Ленина, 28, ауд. 209.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета и на сайте www.vstu.ru по ссылке http://www.vstu.ru/nauka/dissertatsionnye-sovety/d-21202803.html

Автореферат разослан ^О_2015 г.

Научный руководитель Официальные оппоненты:

Ведущая организация

Ученый секретарь диссертационного совета

Ляшенко Михаил Вольфредович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Перевозка грузов автомобильным транспортом в системе непрерывных производств осуществляется в изменяющихся условиях внешней среды и связана со случайными процессами, возникающими при обслуживании технологических маршрутов (изменяющиеся погодные условия, техническое состояние транспортных средств, режимы работы погрузочных бункеров, состояние разгрузочных площадок, физико-биологические особенности работы водителей на маршруте), вследствие чего в циклах транспортного обслуживания возникает ненормируемое время. Поэтому совершенствование организации автомобильных грузоперевозок на технологических маршрутах непрерывных производств путем учета ненормированного времени, созданию имитационной модели и разработки методики расчета необходимого количества автомобилей для данных условий является актуальной задачей.

Степень разработанности темы. В работах A.B. Вельможина, В.В. Зырянова, Л.Б Миротина, А.И. Воркута, В.К. Доли, В.А. Улыиина, Э.В. Нагорного, Г.И. Нечаева, A.A. Малыханова, А.П. Калиниченко, В.П. Закарюкина, A.B. Крюкова, Н.В. Раевского, Д.А. Яковлева, Д.Н. Рославцева, М.М. Ламбуцкого, A.A. Чеботаева, М.А. Нефедова, К.Г. Ковцура рассмотрены вопросы организации грузовых автомобильных перевозок в различных производственных системах.

Вопросы эксплуатации грузового автомобильного транспорта, выбора парка подвижного состава, эффективности грузовых автомобильных перевозок рассмотрены в работах О.Ю. Матанцевой, И.М. Рябова, Д.В. Гудкова, Л.А. Бронштейна, B.C. Наумова, А.П. Кравченко, В.В. Луговенко, С.М. Мочалина, М.А. Сигитовой, В.М. Кургановой, Ю.А. Лончакова, A.A. Казанцева.

Анализ работ показал, что основными направлениями совершенствования организации грузовых автоперевозок являются определение рациональной структуры парка подвижного состава, выявление закономерностей совместной работы разных видов транспорта и объектов транспортного процесса, установление оптимальных с экономической точки зрения расстояний автоперевозок и количества перегрузочных пунктов, оптимальное распределение грузопотоков автотранспорта и обоснование форм технического обслуживания и ремонта погрузочно-транспортных комплексов. При этом в работах существует ряд недостатков:

- не учитывается ненормируемое время в циклах транспортного обслуживания погрузочно-разгрузочных объектов непрерывных производств;

- существующие имитационные модели не учитывают специфику работы погрузочных объектов технологических маршрутов непрерывных производств;

- методика расчета парка подвижного состава, принятая на автопредприятиях, не обеспечивает достаточную эффективность автомобильного производства.

Цель и задачи исследования.

Целью работы является совершенствование организации автомобильных грузовых перевозок на технологических маршрутах при обслуживании

непрерывных производств учетом ненормируемого времени простоя под погрузкой и технологического останова грузового автотранспорта.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Проанализировать существующие модели и методы управления грузоперевозками с целью совершенствования организации управления грузовыми автоперевозками на технологических маршрутах непрерывных производств;

2. Исследовать процессы транспортного обслуживания технологических маршрутов для получения и определить закономерности изменения ненормируемого времени простоя под погрузкой и времени технологических остановов грузового автотранспорта;

3. Установить закономерности возникновения очереди под погрузочными бункерами технологических маршрутов и разработать математические модели выбора рационального парка грузовых автомобилей с учетом вероятностной составляющей параметров цикла транспортного обслуживания и специфики работы грузового автотранспорта;

4. Усовершенствовать имитационную модель управления обслуживанием технологических маршрутов непрерывных производств с учетом параметров циклов транспортного обслуживания;

5. Разработать метод и методику расчета количества и типа грузовых автомобилей, учитывающую ненормируемое время циклов транспортного обслуживания.

Предметом исследования являются закономерности влияния ненормируемого времени циклов транспортного обслуживания на организацию управления автомобильными грузоперевозками на технологических маршрутах непрерывных производств.

Объектом исследования является процесс управления грузовым автотранспортом специализированного автопредприятия на технологических маршрутах предприятий с непрерывным производственным циклом.

Научная новизна полученных результатов

— впервые предложено учитывать ненормируемое время в циклах транспортного обслуживания технологических маршрутов, связанное со случайным характером незапланированных простоев под погрузкой и технологических остановов при движении грузового автотранспорта между объектами погрузки и разгрузки, что позволило повысить точность расчета необходимого количества грузовых автомобилей определенного типа;

— разработаны математические модели выбора парка грузовых автомобилей (модель с одним погрузочным бункером, модель с несколькими погрузочными бункерами, модель определения длины очереди и модель, учитывающая случайный характер параметров) с использованием теории массового обслуживания и основанные на распределении случайных значений времени погрузки, разгрузки, движения с грузом и без груза, технологических остановов, незапланированных простоев под погрузкой, что позволило установить закономерности возникновения очереди грузовых автомобилей на погрузочных бункерах технологических маршрутов и выбирать рациональный парк грузовых автомобилей, обслуживающих погрузочные объекты непрерывных производств;

— усовершенствована имитационная модель управления обслуживанием технологических маршрутов, которая в отличие от существующих, учитывает параметры циклов транспортного обслуживания (интенсивность заполнения бункеров, среднее время погрузки автомобилей, интенсивность возникновения ненормируемого времени, коэффициент простоя и ремонта), что дает возможность минимизировать время обслуживания маршрутов грузовым автомобильным транспортом.

Теоретическая и практическая значимость работы. Использование разработанных моделей позволяет повысить точность расчета необходимого количества автомобилей определенного типа и минимизировать время циклов транспортного обслуживания, в результате чего снижаются эксплуатационные расходы специализированного автопредприятия при транспортном обслуживании непрерывных производств (переменные эксплуатационные расходы на 4%, постоянные эксплуатационные расходы на 7%).

Использование имитационной модели и разработанного программного обеспечения позволяет рационализировать парк грузовых автомобилей специализированных автопредприятий различного уровня, обслуживающих объекты непрерывных производств, к которым относятся предприятия угольной, химической, металлургической и строительной отраслей. Это позволяет использовать результаты диссертационной работы при проектировании новых и модернизации существующих автотранспортных производств.

Реализованное программное обеспечение «МБТЯ», системы управления базой данных «Ау1орегсуогкЬ> и базы знаний на основе усовершенствованного алгоритма имитационной модели, позволяет выполнять часть функций специалистов-экспертов (диспетчеров авто предприятия) при решении проблемных ситуаций, связанных с принятием решения при возникновении критических ситуаций на погрузочных бункерах и движение грузового автотранспорта на технологических маршрутах.

На основании усовершенствованной методики расчета количества и типа грузовых автомобилей обеспечена минимизация времени незапланированных простоев грузового автотранспорта на технологических маршрутах и непрерывность технологических процессов.

Использование научных результатов диссертационной работы позволяет сократить длительность циклов транспортного обслуживания на 7-8%, сократить время простоя в очереди на 27%, и снизить количество грузовых автомобилей на технологических маршрутах с одним нагрузочным бункером на 7-9% и с несколькими погрузочными бункерами на 10 -11% от состава парка грузовых автомобилей.

Результаты работы внедрены на автотранспортных предприятиях ООО «ТК Уголь» г. Краснодон и ПАО «Автобаза Свердловшахтобуд» г. Свердловск, что подтверждается соответствующим актом внедрения от 14.02.2013 г. и справкой об использовании результатов работы от 17.02.2013 г.

Методы исследования. При исследованиях структуры и элементов перевозочного процесса использованы методы системного анализа и исследования операций, методы теории вероятностей, математической

статистики и математического моделирования. Для определения законов распределения параметров циклов транспортного обслуживания использовались методы математической статистики. Для определения временных режимов грузовых автоперевозок на технологических маршрутах используется методы теории массового обслуживания. Планирование эксперимента проводилось на основании положения теории рационального эксперимента, постановка эксперимента осуществляется при помощи имитационного моделирования процессов обслуживания технологических маршрутов грузовым автомобильным транспортом.

Положения, выносимые на защиту:

— результаты экспертного анализа временных параметров циклов транспортного обслуживания погрузочных бункеров технологических маршрутов, с целью получения возможных разбросов значений временных параметров;

— результаты теоретического обоснования ограничений задачи определения количества и типа транспортных средств на технологических маршрутах и математическая модель выбора рационального парка подвижного состава;

— результаты исследования циклов транспортного обслуживания технологических маршрутов непрерывного производства и математическая модель учитывающая случайную составляющую временных параметров циклов транспортного обслуживания;

— имитационная модель управления обслуживанием технологических маршрутов, учитывающая параметры циклов транспортного обслуживания (интенсивность заполнения бункеров, среднее время погрузки автомобилей, интенсивность возникновения ненормируемого времени, коэффициент простоя и ремонта);

— результаты исследования на имитационной модели управления обслуживанием технологических маршрутов непрерывных производств;

— усовершенствованная методика расчета количества и типа грузовых автомобилей, обеспечивающая минимизацию времени незапланированных простоев грузового автотранспорта на технологических маршрутах и непрерывность технологических процессов.

— результаты апробации предложенной методики расчета количества и типа грузовых автомобилей для обслуживания технологических маршрутов непрерывных производств.

Степень достоверности и апробация результатов.

Достоверность полученных результатов обеспечивается корректностью использования математического аппарата, основанного на общепризнанных теориях вероятности, системного анализа, математической статистики и массового обслуживания, теоретических и экспериментальных результатов, полученных на основе методов математического планирования экспериментов и обработки результатов опытов. Полученная экспериментальная зависимость верно описывает реальные процессы выбора рационального парка грузовых автомобилей, что подтверждается проведением эксперимента с применением

имитационного моделирования процессов обслуживания технологических маршрутов грузовым автомобильным транспортом.

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях и семинарах профессорско-преподавательского состава на LXVI научной конференции профессорско-преподавательского состава аспирантов, студентов и структурных подразделений Национального транспортного университета (Киев, 2010 - 2012 г.); на VIIÍ-IX международной научно-практической конференции «Наука образованию, производству, экономике» Белорусского НТУ (Минск, 2010- 2011 г.); на \ - IV международной научно-практической конференции «Проблемы развития транспортных систем и логистики» (ВНУ им. В. Даля, Луганськ, 2010 - 2014 г.); III-V международной научно-практической конференции «Лопстика промислових perioiÚB» Донецкой академии автомобильного транспорта (Донецк, 2011 - 2013 г.), на III Международной научно-практической конференции «Проблеми розвитку економши пщприемства: погляд молодго Харьковского национального автомобильно-дорожного университета (Харьков, 2011 г.); на XVII научно-технической конференции с международным участием «Транспорт, экология устойчиво развитие» (Варна, Болгария, 2011г.); на международной научно-практической конференции «Науково-прикладш аспекта автомобшьно1 i транспортно-дорожньо\" галузей» Луцького нащонального технического университета, (Луцьк, 2012 г.); на XV международной научно-практической конференции «Автомобильный транспорт: проблемы и перспективы» (Севастополь, 2012 г.); VIII международной заочной научно-технической конференции «Проблемы автомобильно-дорожного комплекса России. Эксплуатация и развитие автомобильного транспорта» (ПГУАС, Пенза, 2012 г.).

По теме диссертации опубликовано 20 работ, в том числе 2 - в изданиях входящих в «Перечень рецензируемых российских научных журналов», рекомендованных Минобрнауки России, 18 - в зарубежных изданиях; два свидетельства о регистрации авторского права на произведение Государственной службы интеллектуальной собственности Украины.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 147 использованных источников, 8 приложений. Работа включает 161 страницу основного текста, 21 таблицу и 34 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулирована цель диссертационной работы, обозначен объект, предмет и методы исследований, связь работы с научными программами и планами, приведена научная новизна и раскрыто научное, теоретическое и практическое значение полученных результатов и информация об их внедрении и апробации.

В первом разделе рассмотрены подходы к решению задачи совершенствования организации грузоперевозок, связанные с уровнями управления парком подвижного состава. При этом существует задача выбора рационального парка грузовых автомобилей, связанная со случайными процессами в циклах транспортного обслуживания и необходимостью оперативного обеспечения непрерывности технологических процессов непрерывных производств грузовым автомобильным транспортом.

Вопросам исследования организации грузовых перевозок на транспорте в различных производственных системах посвящены научные работы A.B. Вельможина, В.В. Зырянова, Л.Б Миротина, А.И. Воркута, В.К. Доли, В.А. Ульшина, Э.В. Нагорного, Г.И. Нечаева, A.A. Малыханова, А.П. Калиниченко, В.П. Закарюкина, A.B. Крюкова, Н.В. Раевского, Д.А. Яковлева, Д.Н. Рославцева, М.М. Ламбуцкого, A.A. Чеботаева, М.А. Нефедова, К.Г. Ковцура.

Вопросы эксплуатации грузового автомобильного транспорта, выбора парка подвижного состава, эффективности грузовых автомобильных перевозок рассмотрены в работах О.Ю. Матанцевой, И.М. Рябова, Д.В. Гудкова, Л.А. Бронштейна, B.C. Наумова, А.П. Кравченко, В.В. Луговенко, С.М. Мочалина, М.А. Сигитовой, В.М. Кургановой, Ю.А. Лончакова, A.A. Казанцева.

На основе анализа состояния вопроса сформулированы цель и задачи исследования.

Во втором разделе проведено теоретическое обоснование методики совершенствования организации грузовых автоперевозок при обслуживании технологических маршрутов в условиях непрерывного технологического цикла. Приведены ограничения задачи выбора необходимого количества и типа грузовых автомобилей с учетом производственных и технологических условий обслуживания технологических маршрутов непрерывных производств.

Для обеспечения непрерывного технологического цикла автопредприятие обслуживающее технологические маршруты должно обеспечивать своевременное предоставление автомобилей на маршруты. В задаче используются временные параметры / — время нулевого пробега; ta - время в пути от пункта погрузки до пункта выгрузки; время в пути от пункта выгрузки до пункта погрузки; tz{g) - время загрузки одного автомобиля грузоподъемностью g; tv(g) - время выгрузки одного автомобиля грузоподъемностью g. Критерием решения задачи является минимизация транспортных затрат АТП при организации обслуживания технологических маршрутов непрерывных производств.

Схема цикла транспортного обслуживания технологических маршрутов автомобильным грузовым транспортом представлена на рис. 1.

При организации перевозок особо выделяют показатель использования подвижного состава по времени Трпс - время производительной работы подвижного состава на маршруте. Это время складывается из времени движения Тд = tt! + , времени простоя под погрузкой и разгрузкой Т„р =tz(g) + tv(g) и времени планируемых простоев по техническим надобностям (заправка, осмотр) и отдыха водителя в пути tnn.

Необходимо выделить временной параметр - время, затрачиваемое на незапланированное техническое обслуживание автомобилей, находящихся на маршруте (мелкий текущий ремонт, контроль и долив технических жидкостей, контроль технического состояния автомобиля, физиологические перерывы).

Разгрузочная площадка (породный отвал)

Технологический маршрут

Погрузочный бункер ОФ

т

Рис. 1. Схема транспортного цикла обслуживания маршрутов грузовых перевозок на технологическом маршруте

Согласно существующим нормам на грузовые автоперевозки не учитывается и считается недопустимым ввиду непрерывности цикла добычи и обогащения угля. Любые остановки на маршруте во время смены, за исключением перерыва являются нарушением технологии перевозок. Но в реальной ситуации на маршруте значение этого параметра необходимо учитывать обязательно, так как он оказывает существенное влияние на производительность транспортных средств на маршруте

Т

1 РПС 'с

Увеличение ненормируемого времени ведет к увеличению значения Трпс и как следствие снижает эффективность производства.

На рис. 2 представлена циклограмма работы погрузочного бункера технологического маршрута при отгрузке готовой продукции или отходов, который является конечным элементом непрерывного технологического процесса. Для разгрузки используется конечное число грузовых автомобилей определенной грузоподъемности, количество которых не может изменяться в течении одной рабочей смены.

Ж Объем оункррз.

ПЕРЕПОЛНЕНИЕ БУНКЕРА И

ОПУСТОШЕНИЕ БУНКЕРА I ВОЗНИКНОВЕНИЕ ОЧЕРЕДИ ПОД ПОГРУЗКОЙ I

Т цикла загрузки-выгрузки Р4««р.< Рп«8Ю,

1 - Бункер загружается, п-й автомобиль под погрузкой.

2 ! - Бункер загружается, автомобиля под погрузкой нет .

НИВ - Бункер переполнен, автомобилей под погрузкой нет. останов технологическою цикла.

Время цияз паспортного обслужнгания, мин.

Рис. 2. Циклограмма работы погрузочного бункера.

На рис. 2 используются следующие обозначения: Р6 — интенсивность подачи продуктов (отходов) в бункер при помощи подающего конвейера и Р„с- разгрузочная мощность подвижного состава грузовых автомобилей самосвального типа на маршруте, Т11июаза,р_еыгр - время циклов работы бункера.

При этом рассматриваются ситуации постепенного наполнения бункера (Рб > Р„с), постепенного опустошения бункера (Р6 < Рпс) и останов подающего конвейера из-за переполнения бункера в результате запаздывания автомобилей под погрузку.

При рассмотрении ситуации на погрузочных объектах необходимо отметить случайный характер времени погрузки связанный с работой погрузочного бункера, которая характеризуется величиной интенсивности подачи сыпучих грузов с подающего конвейера. С этим фактом связано еще ограничение задачи. Так в среднем производительность конвейера на породной цепочке составляет РБ =550 тонн/ч. а Ря = 250 тонн.

Отсюда возникает связанная с организацией грузовых автоперевозок, дискретная задача управления количеством автомобилей на технологических маршрутах, которое обеспечивало бы непрерывность технологических процессов, . Для этого АТП необходимо иметь резервный запас автомобилей в парке, для оперативного реагирования на возникающие критические ситуации. Автомобили рассматриваются как ресурс управления грузовыми автоперевозками на автопредприятии и необходимость держать автомобили в резерве (в простое) ведет к снижению рентабельности автоперевозок.

При рассмотрении задачи предполагается, что погрузочный бункер работает бесперебойно. Однако необходимо учитывать еще и тот факт, что бункер, обладая конечной емкостью, может быть полностью заполнен, если некоторое время нет загружаемого автотранспорта. В такой ситуации придется прерывать технологический цикл добычи угля, что является недопустимым. Это может быть связано или с запаздыванием автомобиля из-за задержек в пути или на разгрузке. Эта ситуация является недопустимой и ведет к невыполнению договорных обязательств АТП перед заказчиком. Это означает, что одним из ограничений задачи должно быть условие разгрузки бункера с такой скоростью, которая не допускает его переполнения.

В связи с допустимым разбросом времен возможна ситуация, когда в течение некоторого времени на погрузке нет ни одного автомобиля. Такая ситуация реализуется, если разность

('г(Я)+ ''(&) +4 +4)на„ервом + £ + 4 )на втором Л)

цикле , цикле

будет отрицательна (рис. 2).

Возникающая ситуация связана с тем, что первый идущий в обслуживающей цепочке автомобиль из-за разности разброса времен успевает загрузиться и поехать на разгрузку намного раньше, чем второй автомобиль прибывает на погрузку. Эта ситуация вполне реальна и оказывает существенное влияние на циклы обслуживания в силу того, что времена входящие в цикл достаточно малы и их величина не превышает нескольких минут.

В связи с этим на АТП возникает необходимость иметь оперативный резерв грузовых автомобилей на маршрутах для исправления ситуации простоя погрузки на бункерах. Используя принятую на специализированных автопредприятиях методику невозможно определить количество резервных автомобилей, в силу случайного характера задачи. Даже если предположить, что АТП в состоянии держать оперативный резерв на каждом обслуживаемом маршруте в количестве равном числу автомобилей на маршруте, то это в любом случае приведет к значительному снижению показателей производительности автопарка.

Первый автомобиль на втором цикле

^Ш' т^ "VI ^

; Г1 ездки С Грузом /'разгрузки / 'ездки без груза

ж. Второй автомобиль на первом цикле

-шт-Я* I

г еадки с грузом г!разгрузки Гездки без груза

Рис. 2. Ситуация переполнения погрузочного бункера В качестве критерия решения поставленной задачи в работе можно принять критерий минимизации эксплуатационных затрат: S3 min.

В качестве производственно-технологической функции, описывающей ограничения задачи выбора рационального парка грузовых автомобилей, в данном случае можно взять функцию вида:

FPn=f(S3,PE,TH,GAT), (2)

где S3 - эксплуатационные затраты, РБ - производительность бункера, Тн -время в наряде, включающее ненормируемое время, GAT - грузоподъемность автотранспортных средств.

Возникновение критической ситуации остановки добычи возможно из-за того, что все участвующие в процессе обслуживания времена ta, t^, t,(g) и tv(g) являются случайными величинами. Другими словами, знак разности в выражении (1) определяется возможным разбросом значений указанных времен. Определение этого разброса возможно лишь с помощью многократного хронометража на маршруте, что нерентабельно для замеров времен tc!, tA, и tv(g), и невозможно для времени tz(g) до начала выполнения работ по договору. С другой стороны, для выбора рационального парка автомобилей, обслуживающих данный маршрут, необходимо иметь некоторые оценки для возможных разбросов рассматриваемых времен. В рассматриваемой ситуации необходимая информация была получена с помощью экспертных оценок.

В третьем разделе проведено моделирование выбора рационального парка грузовых автомобилей в результате которого были разработаны детерминированные модели, модели, учитывающие случайный характер задачи и имитационная модель обслуживания технологических маршрутов.

Рассматриваются грузовые автомобили автопредприятия в количестве п автомобилей, грузоподъемностью g, затраты Z, включающие постоянные затраты Sp и переменные затраты Sx. Sp в простейшем случае считаются пропорциональными количеству автомобилей и и их грузоподъемности g, т.е. считается, что величины S и Sx является монотонно возрастающей функцией от аргумента ng.

При введенных обозначениях 5 - количество смен работы АТП за заданный период времени Г, и Ts - длительность одной смены, так что Т = sTs,

за одну смену АТП необходимо перевезти единиц груза. Следовательно, за

одну смену каждый автомобиль должен совершить ks = у циклов

транспортного обслуживания.

В соответствии с введенными в разделе 2 обозначениями должно выполняться неравенство

<Ш) + 'v(S) + Кг + Кбг + QK = 0, ig) + K(g) + Кг + Квг + ^ I , (3)

sng

обеспечивающее необходимое условие выполнения договорных обязательств.

Поэтому задача выбора рационального парка грузовых автомобилей, при условии выполнения договорных обязательств может быть сформулирована следующим образом: необходимо определить количество п автомобилей грузоподъемностью g, так чтобы величина Sр + Sx достигала своего минимума

при условии (3), т.е.

Sp + Sx —> min ;

(К (g) + К ig) + Кг + Квг +K)—iTs. (4)

sng

Найденное в результате решения задачи значение количества автомобилей п должно быть скорректировано, потому, что каждое АТП рассчитывает свой коэффициент выпуска автомобилей на линию ,

С учетом специфики технологических маршрутов модель с одним погрузочным бункером может быть сформулирована как система:

Е('о* +К+К+Кг+Кбг)+К^~, *=| s

п g>—.

При наличии бункеров загрузки на технологическом маршруте модель выбора необходимого количества грузовых автомобилей, при, Sr + Sx —»min выражается как

п ГГ1

£ (•'о (т) +12 + г„ + + ) + г0 < -,

г

I 5

Выражение (5) является задачей целочисленного программирования, которая решается известными методами. Временные парметры могут быть определены с помощью анализа хронометража работы подвижного состава на технологических маршрутах.

С целью определения типичных соотношений между параметрами задачи и выявления статистических характеристик этих параметров был проведен хронометраж на автопредприятии ПАТ «ТК «Уголь». Исследования проводились на технологическом маршруте центральной обогатительной фабрике «Самсоновская». Были получены значения по 532 циклам транспортного обслуживания (цикл - одна ходка). Результаты исследования технологического маршрута представлены на рис. 3. При рассмотрении вероятностной модели, для определения среднего времени ожидания в очереди, изучаемая система рассматривается как система массового обслуживания. Входящий поток требований в такой системе требование на загрузку очередного подъехавшего к пункту загрузки автомобиля. Обслуживающей системой является бункер загрузки.

Рис. 3. Характеристики распределений параметров цикла транспортного обслуживания: а - по времени ожидания в очереди; б - по времени ездки с грузом.

В зависимости от количества загрузочных бункеров такая система будет либо одноканальной, либо многоканальной.

Согласно полученным экспериментальным данным, время обслуживания одного требования, т.е. время загрузки одного автомобиля имеет экспоненциальное распределение.

Для того чтобы средним временем ожидания можно было воспользоваться при выборе рационального парка автомобилей, необходимо знать величину Я - интенсивность потока требований.

Известными данными при определении рационального парка автомобилей можно считать характеристики времен и /0, которые

являются независимыми случайными величинами, но никак не зависимую от них случайную величину времени ожидания в очереди. Причиной возникновения очереди перед пунктом загрузки является разброс значений времен.

Время простоя в очереди под погрузкой и время простоя на маршруте в наибольшей степени (среди рассмотренных) связана «человеческим фактором» и поэтому хуже всего поддается анализу (рис. 4).__

Г Зкгпокснщ:а1ькыа -акок распределения /(.г) = и.14ехо1-4>.14г;

Нормальный -лкон распределения = ^ ^ с:<р| I

_ШшШшшмзй:

Е.2?-22.6Е 22.6S-3~.0~ 5".Э~-Я.4€ <1,4е-65.5? 65.г*-а0.1^

Время простоя на маршруте г„, мин.

Рис. 4. Характеристика распределения времени простоя на маршруте.

Причиной возникновения очереди перед пунктом загрузки является разброс значений временных параметров циклов транспортного обслуживания

Принимая в начальный момент времени = 0 определяется время ожидания под погрузкой (рис. 5).

Л*.........

V

' ездки о г*уаом

--'-¡'У»"" ш

Время ожидания:

догрузкой

У| -ее-

Рис. 5. Схема определения времени ожидания автомобилей в очереди

Второй автомобиль начал обслуживаться, как только первый автомобиль выехал к пункту разгрузки, а возвратился он к пункту загрузки еще до того, как первый автомобиль закончил загружаться. Входными данными задачи являются средние времена Т, Тг, Тег, , и дисперсии всех перечисленных времен

При имитации в качестве базовой выбрана дискретно-событийная модель замкнутой СМО, в которой этапы движения автомобилей в циклах транспортного обслуживания рассматриваются как заявки, проходящими следующие фазы обслуживания:

1. Погрузка из бункера.

2. Движение к пункту разгрузки.

3. Разгрузка на самосвальных площадках.

4. Возвращение к бункеру по тому же маршруту.

5. Обслуживание выхода из строя (вероятностное событие).

Таким образом, замкнутую СМО можно представить в виде следующей

Рис. 6. Замкнутая система массового обслуживания технологического

маршрута

Разработанный алгоритм имитационной модели учитывает специфику работы погрузочных объектов на технологических маршрутах, ситуации возникающие в процессе транспортного обслуживания, позволяет определять кофэффициенты простоя и ремонта для группы автомобилей.

В четвертом разделе представлены результаты практической реализации результатов исследования на специализированном АТП, обслуживающего технологические маршруты угольного объединения ПАО «Краснодонуголь» Донецкого бассейна.

Представлены результаты имитационного моделирования для парка подвижного состава специализированного АТП, полученные с помощью программного обеспечения «МБТЯ», имеющего в составе независимые имитационные модули.

В результате работы программы расчета получаем множество значений суммарного времени нахождения в очереди Т() и времени нахождения в очереди 77?, время простоя Т() и коэффициента простоя КТ() для группы автомобилей. Необходимое количество автомобилей на маршруте выбирается по значениям Т<2 и КТ(), которые должны быть минимальны. Объем резервного запаса автомобилей вычисляется по формуле:

— ^та к.запазду ре,.авт. + / + / '

/ ег V ебг

Использование программного обеспечения позволяет автоматизировать работу диспетчера АТП, связанный с определением количества и типа транспортных средств на маршрутах, на основании оперативного анализа ситуации на технологических маршрутах и погрузочных объектах и временных параметров циклов транспортного обслуживания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе решена научно-техническая задача совершенствования организации управления автомобильными грузовыми перевозками на технологических маршрутах непрерывных производств за счет учета

ненормирусмого времени в циклах транспортного обслуживания и выбора рационального парка грузовых автомобилей.

На основании выполненных исследований сделаны следующие выводы:

1. Анализ современного состояния организации управления грузовыми автоперевозками показал, что в существующих моделях и методиках не учитывается ненормируемое время циклов транспортного обслуживания, связанное со случайным характером незапланированных простоев под погрузкой и технологических остановов при движении грузового автотранспорта между объектами погрузки и разгрузки непрерывных производств, что не позволяет рационально выбирать количество и тип грузовых автомобилей на маршруте исходя из критерия минимизации транспортных расходов.

2. Ограничения задачи выбора рационального парка грузовых автомобилей выражаются производственно-технологической функцией учитывающей ненормируемое время в циклах транспортного обслуживания, входящее в показатель времени нахождения в наряде, эксплуатационные затраты при перевозке грузов, включающие переменные и постоянные затраты, интенсивность заполнения погрузочного бункера, динамические показатели грузоподъемности парка подвижного состава, обслуживающего технологические маршруты.

3. Разработанные математические модели выбора рационального парка грузовых автомобилей, основанные на распределении случайных значений времени погрузки, разгрузки, движения с грузом и без груза, технологических остановов, незапланированных простоев под погрузкой, позволили установить закономерности возникновения очереди грузовых автомобилей на погрузочных бункерах технологических маршрутов и выбирать рациональный парк грузовых автомобилей, обслуживающих погрузочные объекты непрерывных производств.

4. Моделирование выбора рационального парка грузовых автомобилей с использованием теории систем массового обслуживания позволило установить разброс значений для времени технологических остановов грузового автотранспорта при движении на маршруте, что составляет до 42% от времени простоя автомобилей на маршруте, средняя величина которого равна 36,5 мин. за производственную смену.

5. Усовершенствована имитационная модель управления обслуживанием технологических маршрутов, которая в отличие от существующих, учитывает параметры циклов транспортного обслуживания (интенсивность заполнения бункеров, среднее время погрузки автомобилей, интенсивность возникновения ненормируемого времени, коэффициент простоя и ремонта), что дало возможность минимизировать время циклов транспортного обслуживания, а именно сократить время простоя в очереди на 27% при среднем значении 23,4 мин. для данного параметра.

6. Разработанное на основе алгоритма имитационной модели программное обеспечение «МБТЯ» и «Ауйрегеуогкл», позволяет автоматизировать процессы сбора, хранения, обработки и выдачи информации о грузоперевозках и работу диспетчеров специализированных автопредприятий

при разрешении проблемных ситуаций, возникающих на технологических маршрутах.

7. Разработанный метод расчета количества и типа грузовых автомобилей учитывающий ненормируемое время в циклах транспортного обслуживания в условиях автотранспортного производства специализированного автопредприятия ООО «ТК Уголь» позволил снизить количество грузовых автомобилей на технологических маршрутах с одним погрузочным бункером на 7-9% и с несколькими погрузочными бункерами на 10-11% от состава парка грузовых автомобилей обслуживающих непрерывные производства при недопущении ситуации переполнения бункера и уменьшить переменные эксплуатационные расходы на 4%, постоянные эксплуатационные расходы на 7%. Расчетный годовой экономический эффект от внедрения в автотранспортное производство составит 1 974 ООО руб. в год.

Перспективы дальнейшей разработки темы:

- проведение исследования специфики работы погрузочно-погрузочных объектов технологических маршрутов;

- совершенствование моделей выбора количества и типа подвижного состава специализированного автопредприятия;

- разработка новых программных;

- совершенствование методов организации смешанных грузоперевозок в системе непрерывных производств.

Основные положения диссертационного исследования опубликованы в следующих работах:

в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнаукн РФ:

1. Панайотов К.К. Методы совершенствования организации управления автомобильными грузоперевозками на технологических маршрутах непрерывных производств / К.К. Панайотов // Отраслевой ежемесячный научно-производственный журнал «Автотранспортное предприятие». - 2015. - № 1. - С. 43-46.

2. Панайотов К.К. К вопросу о ресурсах управления грузовыми автоперевозками в системе непрерывных прозводств / К.К. Панайотов // Отраслевой ежемесячный научно-производственный журнал «Автотранспортное предприятие». - 2015. - № 4. - С. 40-44.

в других изданиях:

3. Кравченко А.П. Задача определения рационального парка с учетом вероятностных характеристик параметров перевозочного процесса / А.П. Кравченко, К.К. Панайотов // Вюник СевНТУ. Зб1рник наукових праць. - Севастополь: СевНТУ, № 135,2012. - С. 119-123.

4. Панайотов К.К. Применение програмного пакета «АуШрегеуогИ» для усовершенствования управления перевозочным процессом в угольном объединении / К.К. Панайотов // Вшник СНУ ¡м. В. Даля, №5(159), ч.1. - 2011. - С. 50-54.

5. Кравченко О.П. Визначення часу простою транспорту на технолопчних маршрутах з використанням детермшованих моделей / О.П. Кравченко, К.К. Панайотов // Науков! нотатки. М1жвуз1вський зб1рник (за галузями знань «Машинобудування та металообробка», «Гнженерна мехашка», «Металурпя та матер1алознавство»), випуск 36. - Луцьк: Луцький нацюнальний техшчний ушверситет, 2012. - С. 161-164.

6. Кравченко А.П. Метод решения задачи выбора рационального парка с учетом случайного характера параметров / А.П. Кравченко, К.К. Панайотов // Вкник СНУ ím. В. Даля, №5 (194). Ч. 1 - Луганськ: СНУ ím. В. Даля, 2013. - С. 70-75.

7. Панайотов К.К. Элементы автоматизированной системы управления грузовыми автоперевозками АТП угольного предприятия / К.К. Панайотов // Тези доповщ!. 36ipHHK MaTepianiB III М1жнародно1 науковоТ студентсько!' конференцп «Проблеми розвитку економки шдприемства: погляд молодо). - Харьюв: ХНАДУ, 2011. - С. 113.

8. Панайотов К.К. Исследование ситуации на погрузочных бункерах технологических маршрутов на имитационной модели / К.К. Панайотов // Материалы IV m¡>KBy3ÍBCbKoT науково-техшчно! конференцп виклада'пв, молодих вчених та студенпв. «Енерго- та ресурсозбер1гаю'п технологи при експлуатацн машин та устаткування». -Донецьк: Донецький гаститут зашзничного транспорту, 2012. - С. 156-158.

9. Кравченко А.П. Моделирование выбора рационального парка специализированного автопредприятия при обслуживании объектов угольных предприятий / А.П. Кравченко, К.К. Панайотов // Збт'рник наукових праць за матер1алами V М1жнародноТ науково-практично! конференцп «Лопстика промислових регюшв» - Донецьк: ЛАНДОН-XXI, 2013.-С. 165-168.

10. Панайотов К.К. Метод решения выбора рационального парка с учетом случайного характера параметров / К.К. Панайотов // Материалы IV М1жнародно1 науково-практично'1 конференцп «Проблеми розвитку транспортних систем та логистики», м. £впатор1я, 14-16 травня 2013 року: зб1рник наукових праць / МЫстерство ocbíbth та науки Укра'ши, Схщноукрашський нацюнальний ушверситет ím. В. Даля [та шш.]. - Луганськ: СНУ ím. В. Даля, 2013.- С. 165-167.

11. Кравченко А.П. Моделирование системы массового обслуживания погрузочных бункеров автомобильным транспортом / А.П. Кравченко, К.К. Панайотов // Сборник научных трудов «Совершенствование организации дорожного движения и перевозок пассажиров и грузов». - Минск: БНТУ, 2012. - С. 3-9.

12. Кравченко А.П. Имитационная модель обслуживания технологического маршрута / А.П. Кравченко, К.К. Панайотов // Сборник докладов XVII научно-технической конференции с международным участием «Транспорт, экология - устойчиво развитие». -Варна: Технический университет, 2011. - С. 440-445.

13. Панайотов К.К. Формирование критериев выбора рационального парка грузовых автомобилей для автотранспортного предприятия / К.К. Панайотов // Материалы VIII международной заочной научно-технической конференции. «Проблемы автомобильно-дорожного комплекса России: эксплуатация и развитие автомобильного транспорта». -Пенза: ПГУАС, 2012. - С. 72-77.

14. Панайотов К.К. Реализация имитационной модели выбора рационального типа грузовых автомобилей в рамках автоматизированной системы управления автоперевозками / К.К. Панайотов // Материалы 66-й научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава научных работников, докторантов и аспирантов Белорусского национального технического университета. - Минск: БНТУ, 2013 - С. 77-78.

Подписано в печать_2015 г. Заказ №_. Тираж 100 экз. Печ. л. 1,0

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Типография ИУНЛ Волгоградского государственного технического

университета. 400005, г. Волгоград, пр. им. В.И. Ленина, 28, корп.7.