Содержание к диссертации
стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА I. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРАКТИКИ И РЮСЛЕДОБАШЙ
про:мийнного траііспорта її
Роль и значение промышленного транспорта в металлургическом производстве II
Условия работы промышленного транспорта. . . 17
Краткий обзор исследований по промышленному транспорту 31
Анализ близких моделей оптимизации транспортных потоков 38
1.5. Цель диссертационной работы 43
ВЫВОДЫ ПО 1-ОЙ ГЛАВЕ 47
ГЛАВА 2. ТРАНСПОРТНАЯ ЗАДАЧА КАК ЭДЕЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПЕРЕВОЗОК 49
Краткая характеристика системы поставщик- транспорт-потребитель. . 49
Статистический анализ динаглических процессов. 64
Анализ адекватности статических и динаглических моделей технологическому транспорту 77
2.3.1. Статическая транспортная задача 77
2.З.І. Динамическая транспортная задача 78
2.4. Сравнение результатов оптимизацииполученных
при решении СТЗ и ДТЗ,с реально сложившейся
структурой перевозок 83
ВЫВОДЫ ПО П-ОИ ГЛАВЕ 93
ГЛАВА 3. МЕТОД ДШІАШНЕСКОЛ ОПШЖЗАЦИИ ВЗАШОДЕИСТВИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА И ПРОИЗВОДСТВА. . .94
стр.
Принципиальные особенности динамической транспортной задачи с задержками 94
Постановка задачи 96
Динамическая транспортная задача с задержками
с критерием минимума транспортно-производствен-
ных расходов 99
3.4. Методика применения ДТЗЗ для согласования произ
водственных программ и ритма работы транспорта iqj
3.5.'Оптимизация технологических потоков при согласо
ванных производственных программах 105
Математическая модель 106
Условия согласованности производственных программ 109
3.5.3.ДТЗЗ с переменивши задержками. ИЗ
3.6. Алгоритм прішенения ДТЗЗ для оптимизации взаимо
действия технологического железнодорожного транс
порта . .115
3.7. Алгоритм сведения ДТЗЗ к СТЗ 116
ВЫВОДЫ ПО 3-ЕЙ ГЛАВЕ 127
ГЛАВА 4. РАСЧЕТ СОШАСОВАННОМ РАБОТЫ ТРАНСПОРТА И ПРОИЗ
ВОДСТВА 128
Определение удельной стоимости технологических перевозок 128
Имитационная модель транспортно-цроизводственной системы горячего чугуна 135
Определение оптимальной динамической структуры транспортных потоков горячего чугуна 159
Исследование динамической структуры потоков
на имитационной модели 177
4 стр.
4.5. Методика обеспечения оптимального взаимодействия
производства и транспорта в условиях неравно
мерности 204
4.6. Расчет ожидаемого экономического эффекта усовершен
ствованной организации технологических перевозок . 209
ВЫВОДЫ ПО 4-ОЙ ГЛАВЕ 210
ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ В ЦЕЛОМ 213
ЛИТЕРАТУРА 215
Приложение I. Пример записи операции модели 225
Приложение 2. Пример записи таблицы взаимосвязи операций в
модели 226
Приложение 3. Пример записи предельных емкостей бункерных
элементов 227
Приложение 4. Пример записи расписания внешних операций в
модели 228
Приложение 5. Пример печати таблицы "График изменения емкос
тей элементов" 229
Приложение 6. Пример печати таблицы "Характеристика выполнен
ных операций" 230
Приложение 7. Пример печати таблицы "Использование безбункер
ных элементов" 231
Приложение 8. Пример печати таблицы "Сокращенный план-график
работы модели" 232
Приложение 9. Пример печати таблицы "Анализ обслуживания зая
вок по входам" 233
Приложение 10. Пример печати таблицы "Характеристика работы
модели по бункерным элементам". 234
Приложение II. Пример таблицы "Суточный план-график работы
модели" (фрагмент) 235
Введение к работе
Партия и Правительство уделяют большое внимание развитию промышленного транспорта. В Постановлениях ЦК КПСС и Совета Министров СССР "Об улучшении работы промышленного железнодорожного транспорта" от 2 июня 1971г.[бЗ и "О мерах по развитию железнодорожного транспорта на І976-І980г.г." от 13 февраля 1977г.[_5] говорится о важном народнохозяйственном значении своевременного развития подъездных путей объектов промышленности и строительства. Однако, часто еще наблюдается отставание уровня развития промышленного транспорта от уровня развития основного производства. Опережающий рост производственных мощностей промышленных предприятий ставит транспорт во все более сложные условия работы. Разрешение противоречия, связанного с диспропорцией уровней развития основного производства и обеспечивающего его перевозками промышленного транспорта, связано с совершенствованием организации перевозок в промышленных транспортных системах, т.е. лежит в сфере планирования и управления. О необходимости повышения научного уровня планирования говорится и в Постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 12 июля 1979г. "Об улучшении планирования и усилении воздействия хозяйственного механизма на повышение эффективности производства и качества работы"[4]. О необходимости развития "существующих и формировании новых "территориально-производственных комплексов и промышленных узлов с общими коммуникациями, инженерными сооружениями и вспомогательными производствами" говорилось в "Основных направлениях развития народного хозяйства СССР на 1976-1980 годы"[2].
В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года" говорится, что необходимо:
"... совершенствовать организацию перевозочного процесса и управления им;
... обеспечить дальнейшее совершенствование планирования работы транспорта, устранять нерациональные перевозки грузов, снизить удельные транспортные издержки, расходы ресурсов на перевозку грузов..."[1].
Однако, все эти задачи еще не решены в полной мере. На Ноябрьском 1982 года Пленуме ЦК КПСС был сделан серьезный критический анализ работы транспорта. Было отмечено ежегодное ухудшение показателей железных дорог, несмотря на серьезную помощь, которую оказывает МПС Правительство [3]. Высказанные замечания в полной мере относятся и к промышленному железнодорожному транспорту, так как более 95% всех грузопотоков зарождаются и около 84$ погашаются на промышленных предприятиях. Развернутая длина путей промышленного транспорта в стране составляет 135 тысяч километров, что сопоставимо с общей протяженностью железных дорог общего пользования - 140 тысяч километров.
Значение промышленного железнодорожного транспорта велико. Промышленный транспорт осуществляет связь производства с сетью транспорта общего пользования, взаимосвязывает отдельные производственные подразделения предприятия в единый технологический комплекс, образуя при этом в пределах предприятия или группы предприятий промышленную транспортную систему (ПТС). Наиболее развитыми и законченными являются транспортные системы металлургических заводов, именно здесь в полной мере проявляются закономерности развития ПТС. Этим обосновывается выбор в качестве объекта исследования транспортной системы металлургического завода.
На Ноябрьском 1982 года Пленуме ЦК КПСС было также отмечено учащение сбоев в работе предприятий черной металлургии.
7 На протяжении двух лет эта отрасль не справлялась с плановыми заданиями. Народному хозяйству было недодано несколько миллионов тонн проката[31 Останавливаясь на вопросах совершенствования работы черной металлургии, товарищ К.У. Черненко сказал на встрече с рабочими московского завода "Серп и молот": "Главным здесь мы считаем после-довательное увеличение выпуска высококачественной, экономичной металлопродукции. Иначе нельзя достичь требуемого перелома в машиностроении, строительстве и других отраслях"^ По расчетам Института Комплексных транспортных проблем при Госплане СССР народнохозяйственный ущерб только по промышленному производству вследствие неудовлетворительного спроса на перевозки составляет примерно 6,5 млрд. рублей в год.
Экономические расчеты, проведенные на Магнитогорском и Новолипецком металлургических комбинатах, показали, что несколько лет тому назад из-за недостатков в работе железнодорожного транспорта общего пользования и внутризаводского общие потери каждого из этих предприятий достигали 5*8 млн.рублей в год [95]. Особенно велики были потери в народном хозяйстве вследствие низкого качества функционирования промышленного железнодорожного транспорта.
Транспортные системы современных металлургических заводов весьма сложны. Сотни километров путей увязываются в разветвленную сеть тысячами стрелок. В тесном взаимодействии с производством одновременно участвуют сотни локомотивов и тысячи вагонов (табл. 1.2). Поэтому даже небольшие ошибки в оперативном планировании перевозок влекут за собой значительные потери. Особенно важно обеспечить оптимальное взаимодействие транспорта и доменного производства -первого по порядку и значению в технологическом цикле металлургического предприятия. Задача осложняется
8 существенной неравномерностью работы доменного и конверторного производства, связанных технологическими перевозками жидкого чугуна. Транспорт объективно вынужден выполнять функцию организации производства в условиях значительного колебания ритмов работы данных подразделений,
В диссертации предполагается разработать метод оптимального
взаимодействия в динамике производства и технологического железнодорожного транспорта при существующей неравномерности работы обслуживаемых цехов. Ставится задача нахождения такой изменяющейся структуры потоков, которая позволит транспорту наиболее полно удовлетворять потребности производства и снизить суммарные транспортно-производственные затраты. При этом предполагается сформулировать требования транспорта к уровню неравномерности производства и оценить влияние этой неравномерности на работу промышленной транспортной системы и обратно на производство.
Структурная сложность ПТС объективно порождает сложность в планировании ее работы. При выборе плана перевозок необходимо учитывать разнообразные зависимости многих элементов. Основным методом планирования при взаимодействии ПТС с производством в настоящее время является составление графика технологических перевозок. При этом поиск оптимального варианта затруднен, так как разрабатываются, как правило, два - три графика, из которых выбирается наилучший. В этих графиках работа производственных цехов задается равномерной, в то время как в реальной действительности существуют значительные колебания. На современном уровне развития производства и транспорта остро ощущается необходимость в развитии математических методов, способных оказать эффективную помощь в планировании технологических перевозок. Существующие методы либо в значительной мере абстрактны, что не позволяет достаточно полно отражать реальную действительность (например, задачи линей-
9 ного программирования), либо сложны и трудоемки, что затрудняет
поиск оптимального варианта (имитационное моделирование). 3 то же время к данным математическим методам предъявляются требования как поиска оптимального режима работы, так и отображения конкретных особенностей объекта, его внутренней структуры, внешних взаимосвязей и зависимостей. Б настоящем исследовании предполагается соединить достоинства методов строгой оптимизации и имитационного моделирования и избежать их недостатков. Это возможно при создании двухуровневой модели.
двухуровневая модель должна представлять собой гибридную оптимизирующую и имитационную систему. Нижний уровень, являющийся базисом, образует имитационная модель. Для построения модели применена универсальная имитационная система ИСТРА, разработанная в Липецком политехническом институте под руководством к.т.н. Козлова П.А.. Имитационный базис позволяет исследовать закономерности функционирования объекта исследования с учетом конкретных особенностей: схемы путевого развития, парка локомотивов и вагонов, принятой организации транспортного обслуживания и т.д..
Верхний уровень образован оптимизирующей надстройкой, в качестве которой планируется разработать динамическую транспортную задачу с задержками (ДТЗЗ). Наибольшее развитие в оптимизации транспортных потоков получил метод линейного программирования [9 J, [її, 12,17, 18, 35, 45, 47, 48, 56, 58] . Без большой погрешности можно считать, что затраты на перевозки в ПТС линейно зависят от их объема [40І . Однако, существующие задачи линейного программирования не учитывают такой важной особенности промышленного железнодорожного транспорта, как высокая динамичность потоков» ДТЗЗ является последовательным развитием методов линейного программирования применительно к ПТС. Задача должна учитывать время выпуска продукции производством, время возникновения спроса,
10 время движения и нахождения груза в запасе, колебание объемов
производства и спроса, В качестве критерия оптимизации предполагается применить минимум транспортно-производственных издержек при перевозке грузов.
В ходе вычислительного эксперимента планируется использовать в оптимизирующей надстройке результаты работы имитационного базиса, а на полученный оптимальный вариант плана технологических перевозок неучтенные ограничения будут накладываться имитационным моделированием.
Разрабатываемый при помощи двухуровневой модели метод оптимального взаимодействия ориентирован на исследование вопросов согласованности ритмов работы производства и транспорта, для определения границ неравномерности производства и потребления, в которых возможно устойчивое транспортное обслуживание. Результаты расчетов предусматривается использовать для оперативного планирования перевозок.
Планируется применение результатов исследования для оптимизации взаимодействия транспорта жидкого чугуна с доменным и сталеплавильным производством на металлургическом комбинате. Предварительные расчеты позволяют заключить, что использование этого метода дает возможность улучшить использование транспортных средств и значительно снизить задержки производства по вине транспорта. Транспортно-производственные издержки при перевозке технологических грузов при этом могут быть значительно сокращены.
