Оптимизация технологии работы промышленного железнодорожного транспорта при ограниченных транспортных ресурсах Заверкин, Андрей Викторович

Введение к работе

Переход предприятий на прямые договорные связи по поставке продукции в условиях рыночных отношений с акционированием производственных фондов дает большие возможности самостоятельному решению ЕОпросоЕ планирования и управления как режима производства, та?; и выбора видов транспорта. В связи с этим поиск оптимальных методов выбора количественных и качественных характеристик транспорта должен быть направлен для решения следующих задач:

-определение закономерностей работы транспортных систем при различных режимах их функционирования;

-определение минимальных потребностей в транспортных средствах в условиях гибкого производства;

-создание резервных (законсервированных) мощностей, которые могут быстро введены в работу при росте или выведены при уменьшении объема производства;

-рационального распределения использования рабочих мощностей между различными видами транспорта и транспортными устройствами;

-снижение затрат на эксплуатацию и содержание транспортных систем.

Опыт предыдущих лет показывает, что на многих предприятиях производственные мощности не соответствуют работе транспорта, имеют место нарушения технической вооруженности подъездных путей и грузовых фронтов, нестабильность объемов работ и уровней технической оснащенности станций,что приводит к несогласованности в работе транспортных цехов и станций примыкания, вызывает нестабильную работу транспорт-но-грузовых устройств, и как итог неоправданные затраты. Особое елияниє на использование технических средств железнодорожного транспорта оказывает хроническое неравномерное поступление вагонов и грузов, что приводит к необходимости повышать потребность во всех технических средствах транспорта, а это ухудшает качественные экономические показатели его работы. Основной задачей в этих условиях является необходимость установить оптимальный уровень технической вооруженности железнодорожного транспорта,обеспечивающий выполнение

детерминированного объема перевозок.

Рассматривая поэтапно работу транспорта предприятий с созданием логических структур взаимодействия со сбытом продукции, можно построить устойчивые тенденции и связи, которые наиболее глубоко отражали бы динамические процессы работы транспорта на определенных периодах прогнозирования.

Целью диссертации яеляєтся решение задачи оптимизации технологии работы транспортных систем предприятий путем построения модели ее функционирования в условиях ограниченных транспортных ресурсов для обеспечения оптимального использования локомотивов, вагоноЕ, погрузочно-разгрузочных механизмов (ПРМ), путевых устройств, грузовых фронтов и т.д.

Основными задачами, поставленными в диссертационной работе, являются:

анализ функционирования промышленного железнодорожного транспорта и разработка технологических требований к системе транспортного обслуживания;

разработка имитационной модели функционирования транспорта предприятия при ограниченных ресурсах;

разработка алгоритмов оптимального управления транспортным процессом с учетом ограниченных транспортных ресурсов по минимуму приведенных расходов;

разработка рекомендаций по управлению транспортным процессом с учетом ограниченных транспортных ресурсе».

Теоретическая ценность диссертации заключается в развитии теории управления транспортным процессом при ограниченных транспортных ресурсах в условиях переходной и рыночной экономики по критерию минимума приведенных затрат.

Практическая ценность работы заключается в том, что разработанные методы имитационного моделирования и оптимизации транспортного обслуживания предприятий при ограниченных транспортных ресурсах позволяют уменьшить эксплуатационные

расходы транспорта за счет сокращения простоя и перепробега локомотивов и Еагонов, а такле оптимального использования грувовых фронтов предприятия. Разработанные алгоритмы и методы позволяют прогнозировать работу транспорта при оперативном управлении.

Научная новизна работы заключается з предложенной информационно-аналитической системе с имитационными моделями обеспечивающими многовариантные решения с учетом приведенных расходов в условиях гибкого использования необходимых минимальных транспортных ресурсов подвижного состава, погрузоч-но-выгрузочных механизмов и путевых устройств в частности,в разработке:

имитационной модели функционирования транспорта предприятия при ограниченных транспортных ресурсах с разбиением объекта управления на отдельные модули;

методики прогнозирования, основанной на расчете и использовании прогнозирующих функций;

алгоритма оптимального управления транспортным процессом с учетом ограничений по количеству груженых и порожній вагонов на предприятии, числу погрузочно-разгрузочных механизмов, размеру подачи,длине грузового фронта по критерию минимизации приведенных расходов на транспортное обслуживание предприятий.

Разработанная методика исследования и имитационного моделирования транспортных систем позволяет принципиально по-новому организовать перевозочный процесс на промышленных предприятиях.

Использование результатов работы на коксохимических,металлургических заводах, а также предприятиях стройиндустрии, позволило значительно улучшить управление грузопотоками на внешних перевозках путем создания автоматизированной системы прогнозирования и учета, перевозок. Результаты разработок внедрены на Каменец-Подольском цементно-шиферном комбинате, Стахановском коксохімзаводе, Енакиевском цемзаводе, Енакиев-ском металлургическом заводе, Алчевском металлургическом комбинате, п/о "Азот", Балаклейском цементно-шиферном комбинате.

Основные положения диссертация были доложены и обсуждены на: производственно-технических совещаниях Стахановского коксохимзавода, Енакиевского цементного завода, Енакиевс-кого металлургического завода, ЕнаклеЕского коксохимзавода, Каменец-Подольского цементно-шиферного комбината, Алчевского металлургического комбината, Балаклейского цементного завода, ПО Брянскцемент, Оскольского электро-металлургического комбината,ПО "Азот", Краматорского цементно-шиферного комбината, научно-технических конференциях Босточноукраинского государственного университета в 1990-1996 г., заседании кафедр "Организация перевозок и управление на транспорте" Босточноукраинского государственного университета.

По теме диссертации опубликовано V работ.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы 106 источников. Работа содержит 146 страниц машинописного текста, 44 рисунка, 15 таблиц и 5 приложений.

Лично автором разработана информационно- аналитическая система с имитационными моделями,обеспечивающими многовариантные решения с учетом приведенных расходов в условиях гибкого использования необходимых минимальных транспортных ресурсов подвижного состава, погрузочно-выгрузочных механизмов и путевых устройству частности :

имитационная модель функционирования транспорта предприятия при ограниченных транспортных ресурсах с разбиением объекта управления на отдельные модули;

методика прогнозирования, основанная на расчете и использовании прогнозирующих функций;

алгоритм оптимального управления транспортным процессом с учетом ограничений по количеству груженых и порожних

- алгоритм оптимального управления транспортным процессом с учетом ограничений по количеству груженых и порожних вагонов на предприятии, числу погрузочно-разгрузочных механизмов, размеру подачи,длине грузового фронта по критерию минимизации приведенных расходов на транспортное обслуживание предприятий.

В исследовании применялись методы теории вероятностей, теории массового обслуживания, математического моделирования и прогнозирования, управления процессами перевозок, грузовая и коммерческая работа, экономика на промышленном железнодорожном транспорте. Предметом исследования служит функционирование промышленного железнодорожного транспорта предприятий стройиндустрии, химической и металлургической промышленности, характеризуемое количеством вагонов в системе,вагонооборотом, сроком оборота вагонов и затратами, связанными с перевозками грузов в вагонах. Объектом исследования являются железнодорожные станции, перегоны, грузовые фронты, маневровые локомотивы, характеризуемые пропускной и перерабатывающей способностью, вместимостью,занятостью по времени, стоимостью технологических операций и т.д.

Во введении обоснована актуальность исследуемых в диссертации вопросов. Определены цель и задачи исследования, предмет, объект и методология исследования.

В первой главе проведен анализ работ по совершенствованию управления эксплуатационной работы на транспорте. При этом отмечено, что вопросы повышения эффективности работы промышленного транспорта исследовались в Санкт-Петербургском, Московском, Днепропетровском,Новосибирском институтах железнодорожного транспорта, а также на кафедрах промышленного транспорта Липецкого политехнического. Сибирского металлургического, Ростовского инженерно-строительного универ-

ситетов, и других вузах п организациях, а также в трудах Ге-ронимуса D.Л..Бабушкина Г.Ф., Воскресенской Т.П., Моисеева II. Н., Петрова А.П., Козлова П. А., Ракитина Л.Г., Персианова Б.А..Шабалнна Н.Н, Шмулевича М.й., и др.

Б результате анализа установлено, что вопросы улучшения работы транспорта исследовались многими учеными и практиками, особенно для условий магистрального транспорта. Обзор работ по оптимизации и совершенствованию управления на транспорте показал, что в современных условиях широко используется имитационное моделирование, позволяющее анализировать многовариантное поведение реальных систем за достаточно короткий период. При всем этом Еопросы улучшения работы железнодорожного транспорта предприятий химической промышленности, предприятии строительных материалов"/ металлургии не нашли достаточного отражения в научной литературе. Изучение состояния вопроса позволяют выбрать направление научных исследований по организации, управлению и оптимизации эксплуатационной работы промышленного железнодорожного транспорта при ограниченных транспортных ресурсах по подвижному составу, погрузочно-выгрузочным системам и путевому развитию предприятий.

Во второй главе сформулированы общие положения по организации работы деух смежных транспортных систем промышленного и магистрального транспорта. Проведено исследование характеристик внешнего воздействия неравномерности поступления вагонов с массовыми грузами. При этом сформулирована задача исследования, которая строится следующим образом: имеется несколько предприятий-грузоотправителей как массовых, так и немассовых грузов, которые задействованы по договорам поставки на одного грузоотправителя и работающие в неустойчивом режиме, что приводит к большим колебаниям в поступлении вагонов на Еходе транспортных систем предприятия грузополучателя (рис.1). Исходя из анализа работы транспортных систем определены вероятностные характеристики транспортного потока и спрогнозированы законы распределения, характеризующие транспортный процесс. Исследованы условия работы транспортных систем в условиях ограниченного вагонного и локомотивного парка, парка ПРМ, что позволяет организовать работу же-

лезнидорожкого транспорта е зависимости от режима работы основного производства.

Г рузо получатели.

пользователи ГОТОВОІІ

продукции

Рис.1 Общая структурная схема работы транспортных комплексов предприятий различных отраслей промышленности.

Б третьей главе проведено исследование эксплуатационной работы транспортных систем предприятий в нестационарных режима:-;. Разработана методика решения задачи, б основу которой положено использование методов теории массового обслуживания, математического программирования и приближенных эвристических методов.

В общем виде математическая задача функционирования транспортной системы может быть задана выражением:

Р = R(Y_iou,X_l,Z_il„Y^ric<_;i ,Ш.) (1)

где Р-технико-экономические показатели работы транспорта,

планируемых

X:

¹іл.г"^число порожних вагонов типа j, для подачи из пункта а на грузоєой пункт і, ^'^"іл.г-то-же для груженых вагонов,

-количество подач па і-тьш грузовой пункт,

Zі ю-количество ПРМ типа к на фронте і, {і)--число грузовых пунктов.

При этом модель разбивается на блоки по схеме на рис.2.

Рассмотрена элементарная математическая модель каждого блока по функциональным назначениям:регулирование вагонопо-токоб при ограничении вагонного парка (Pi).очередности обслуживания транспортной системы при ограничении маневровых

Ni;

Распределение

порожних и груженых

вагонов по грузовым

пунктам

Mid

Определение оптимального числа подач

NijlXJ

Определение последовательности обслуживания грузоЕых фронтов локомотивами

Распределение машин между грузовыми пунктами

-ik

tri(Zlk)

Оптимальное

количество

вагонов

Рис.". Структурная схема модели функционирования железнодорожного транспорта предприятия.

локомотивов (ро).оптимального числа подач (Рз),модель адресования вагонов при ограничении IIFM CP

Pi = тіл ЕШ'.іоа C_jai + ШГ._ті P_}OL1 C_j01 (2)

y.ioti ial.i іа.і

P'JL= [-(oiN_Qi,At_0l + (l-Xai)h'oiJ) (3)

Рз= тіл EtaiiA-j + ; (4)

A'l ' A'i

P₄ = тіл ( ЕЕ a_t z_ik ^ E

^r _eJK Г i'joci + i'jcxi J P.joa ^ik fik

+ E ) (5J

Xi -ik <7ik

„ . . . ( I'.i»xі ^h Yjai)" P.ioci Ce
P₅ = min EEE v-

r ( Yjoii + i'joti ) P.joti wk. Сік

+ E ; (6)

_ о Xi L ^ik <7ik

В соответствии с полученными выражениями эксплуатационных затрат,для локальных задач,получена глобальная функция' общих затрат для решения методами линейного программирования.

Р = _г min _ _ { тц(ТЕЕ l'joti Cj^i + EEC Y_iol.i~Pi*i C_icLi)-h

УіоінУзоіїї A"i,Zik iotj ioq

+Л2СС_ВЕС ГГоііГ^лі+І'іліМіоіК^-ГоііЛ'І'^і+І'ооіі^П-'-ЕІтіС'лч'-

г ^2i(i'.ioCi ^f ^'.icti J

+ тізГЕГаїіЛ-і + )1 +

- 1С -

г ^^ г

^O'joa '"I'j cation Се ]-^(Y.i

^[CLLa^-a^L-

¹ Xi -її; Q'ik л і Zik дц.;

., , ,r

г .-. "-v—i'l л 0^1+^.1^1.^.10^1^1 к'-¹ і к

„_„v^J .іоа^ті .іс*і,' '.loci¹-!; „

+ ті^гіп: t-L J (.V

.lot 1 .. v- . ,- , I

Ait^-ікЧік о

П., = IL r._ioi (8)

«і

gpCioci P.i*i (или nj>m'_Jc4i u m'jcu Pjoci = QJ СЭ)

nj = Ш'^і (10)

ЇЇТҐ

CX.) 14

g l^i P._icfi + g 1-jcci F,oci < Г z_ik g_ik ' (12)
Ximin ^ л"]. < лЧтак (!-')

Щ (Y_ioli + і'.ісі; 1_E < Id (15J

При отсутствии вагонопотока транспортная система работает в минимально-затратном режиме, в реальных условиях нестабильного производства имеется возможность прогнозирования транспортного потока с целью оптимального использования парка вагонов, локомотивов и ПРМ. Учитывая сложившийся режим