Содержание к диссертации
Введение
1. Технико-эксплуатационные аспекты старения морского судна 9
1.1. Виды изнашивания. Типовая кривая изнашивания 9
1.2. Старение основных конструктивно-функциональных элементов морского судна 17
2. Старение морских судов с точки зрения безопасности мореплавания . 28
2.1. Роль человеческого фактора 28
2.2. Зависимость статистической вероятности возникновения аварий от возраста морского судна 33
2.3. Зависимость уровня аварийности морского флота от его возрастной структуры 44
2.4. Преобразования возрастной структуры флота 58
3. Оценка влияния возраста морского транспортного судна на экономи ческую эффективность его эксплуатации 72
3.1.. Общие замечания 72
3.2. Зависимость рыночной стоимости морского транспортного судна от его возраста 78
3.3. Характеристическая кривая старения судна и её применение для оценки влияния возраста судна на экономическую эффективность его эксплуатации 89
Выводы и заключение 103
Список литературы
- Старение основных конструктивно-функциональных элементов морского судна
- Зависимость статистической вероятности возникновения аварий от возраста морского судна
- Зависимость уровня аварийности морского флота от его возрастной структуры
- Характеристическая кривая старения судна и её применение для оценки влияния возраста судна на экономическую эффективность его эксплуатации
Введение к работе
Старение — универсальное свойство не только сложных живых организмов, в частности человека, но и сложных инженерных сооружений, каковым является морское судно.
Старение морского транспортного судна можно определить как многозвеньевой процесс, неизбежно и закономерно нарастающий во времени и ведущий к сокращению возможностей, эффективности и безопасности эксплуатации судна и в конечном итоге к его утилизации. Воспользовавшись известным названием медицинской науки, изучающей процессы старения живых многоклеточных организмов, тему настоящей диссертационной работы можно было бы иначе сформулировать как «геронтология морского транспортного судна».
Актуальность темы исследования определяется тем, что старение морских транспортных судов обусловливает необходимость решения чрезвычайно важных проблем для всех субъектов морского судоходства — судоходных и страховых компаний, классификационных обществ, международных организаций, осуществляющих контроль над безопасностью мореплавания. Для решения этих проблем необходимо чёткое количественное представление о том, каким образом возраст судна отражается на безопасности и экономической эффективности его эксплуатации.
Объектом исследования является морской транспортный флот, используемый в целях торгового мореплавания.
4 Предметом исследования являются последствия старения морских
транспортных судов, отражающиеся на безопасности и эффективности их эксплуатации.
Цели и задачи работы. Цель диссертационной работы состоит в том, чтобы получить количественное представление о влиянии возраста морского судна на безопасность и эффективность его эксплуатации, а также разработать предложения и рекомендации, позволяющие решать различные практические задачи, связанные с ограничением возраста эксплуатации морского транспортного флота.
Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:
анализ причин и обусловленных ими последствий старения морского транспортного судна;
оценка влияния возраста морского судна на статистическую вероятность возникновения аварий;
определение зависимости уровня аварийности морского флота от его возрастной структуры;
анализ факторов, влияющих на возрастную структуру флота;
разработка формального метода оценки влияния возраста судна на экономическую эффективность его эксплуатации;
регрессионный анализ зависимости рыночной стоимости морского судна от его возраста.
5 Научная новизна работы заключается в следующих результатах:
выведены соотношения, связывающие уровень аварийности морского флота с числовыми характеристиками его возрастной структуры;
выявлена зависимость уровня аварийности морского флота от среднего возраста судов, а также и от других параметров возрастной структуры флота;
обоснована целесообразность систематического учёта дисперсии возраста судов, входящих в состав флота;
выведены зависимости, определяющие, как изменяется возрастная структура
флота при списании судов и пополнении флота новыми судами;
в теоретически обоснована зависимость уровня аварийности мирового флота от конъюнктуры мирового фрахтового рынка;
выявлена статистическая закономерность, в силу которой возраст морского транспортного судна характеризуется определённым соотношением между рыночной стоимостью судна и размером тайм-чартерных фрахтовых ставок;
предложен статистический метод, позволяющий количественно оценить снижение экономической эффективности эксплуатации морских судов по мере их старения.
Теоретическая значимость исследования. Представленная работа показывает необходимость учёта новых, в настоящее время не учитываемых, факторов аварийности морского флота, содержит новый подход к оценке влияния возраста судна на эффективность его эксплуатации, определяет направления дальнейшего исследования указанных вопросов.
Практическая значимость исследования заключается в возможности применения полученных выводов для решения практических задач, связанных с эксплуатацией морского флота, в частности, для планирования показателей работы флота, для обоснования капитальных вложений в обновление флота, для прогнозирования крупными страховыми компаниями уровня аварийности мирового флота.
Достоверность результатов исследования подтверждается реальностью и представительностью исходных данных, корректностью их предварительной статистической обработки с использованием апробированных математических инструментов, качественным соответствием результатов теоретического анализа логически аргументированным ожиданиям.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на пятой Международной научно-практической конференции «Проблемы транспорта Дальнего Востока» (Владивосток: ДВО PAT), IV и V Всероссийских научно-практических конференциях «Актуальные проблемы экономики и управления на транспорте» (Владивосток, МГУ, Институт менеджмента, 2006,2007 гг.).
Публикации. Основные результаты проведенных исследований опубликованы в 11 научных статьях, из них 1 публикация в издании, рекомендованном ВАК:
1. Возраст судов как фактор аварийности морского флота // Транспортное дело России. Спец. выпуск №7. Актуальные вопросы безопасности и эффективности транспортного комплекса. — Москва, 2006. — с. 176 - 178.
2. Вероятностная оценка наличия и характера корреляционной связи
уровня аварийности флота с возрастом судов // Пленарные доклады пятой Международной научно-практической конференции «Проблемы транспорта Дальнего Востока».— Владивосток: ДВО PAT, 2003. — с.71 - 74 .
Прогноз развития регионального фрахтового рынка // Материалы международной научно-практической конференции «Российский Дальний Восток и интеграционные процессы в странах АГР. — Владивосток: МГУ им. адм. Г.И. Невельского, 2004. — с. 52 - 53.
Оценка влияния аварийности мирового флота на мировой фрахтовый рьгаок // Сб. мат-лов второй науч.-практ. конференции «Актуальные проблемы экономики и управления на транспорте». — Владивосток: МГУ им. адм. Г.И. Невельского, 2004. — с. 44 - 45.
Возраст судов как фактор конъюнктуры фрахтового рынка // Сб. мат-лов третьей науч.-практ. конференции «Актуальные проблемы экономики и управления на транспорте». — Владивосток: МГУ им. адм. Г.И. Невельского, 2005. —с. 75-77.
Физические аспекты старения морских судов // Вестник Морского государственного университета. Вып. 4. Экономика и управление. — Владивосток: МГУ им. адм. Г.И. Невельского, 2006. — с. 81 - 85.
Оценка рыночной стоимости морских судов // Вестник Морского государственного университета. Экономика и управление. — Владивосток: МГУ им. адм. Г.И. Невельского, 2006. — с. 85 — 89.
К вопросу о зависимости уровня аварийности морских судов от их возраста // Вестник Морского государственного университета. Экономика и управление. — Владивосток: МГУ им. адм. Г.И. Невельского, 2007. — с. 74 - 77. (соавтор А.В. Степанец).
Характеристическая функция старения морского судна и её применение для решения некоторых вопросов экономики судоходства // Вестник Морского государственного университета. Вып. 14. Экономика и управление. — Владивосток: МГУ им. адм. Г.И. Невельского, 2007. — с. 88 - 93.
Регрессионный анализ зависимости рыночной стоимости судна от его возраста и дедвейта // Сб. мат-лов пятой Всероссийской науч.— практ. конференции «Актуальные проблемы экономики и управления на транспорте». — Владивосток: МГУ им. адм. Г.И. Невельского, 2007. — с. 40 — 41.
Оценка рыночной стоимости морских судов // Вестник Морского государственного университета. Вып. 19. Экономика и управление. — Владивосток: МГУ им. адм. Г.И. Невельского, 2007. — с. 33 - 36.
Автор считает своей обязанностью выразить признательность своему научному руководителю Степанцу А. В. и всему коллективу кафедры «Управление морским транспортом» Института менеджмента МГУ имени адмирала Г. И. Невельского за неизменную поддержку и помощь в работе над диссертацией. Особой благодарностью автор обязан Макаренковой Л. И. за предоставленную возможность ознакомиться с работами зарубежных исследователей по вопросам, связанным с темой диссертационной работы.
Старение основных конструктивно-функциональных элементов морского судна
Морское транспортное судно представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных элементов, включающий различные агрегаты, устройства, механизмы и системы, различающиеся между собой по принципу действия, конструктивно-функциональному назначению, напряжённости, по степени ответственности и, наконец, по показателям долговечности. По долговечности все конструктивные элементы судна можно разделить на следующие три основные группы [11, с. 80]:
1) долговечные элементы, средний ресурс (срок службы) которых составляет не менее установленного срока службы судна до списания (корпус, фундаментные рамы, станины, блоки цилиндров и т. п.);
2) недолговечные элементы (подшипники скольжения, валы, передачи редукторов и другие), определяющие средний срок эксплуатации судна до капитального ремонта;
3) быстроизнашиваемые элементы (поршневые кольца, тормозные накладки, радиотехнические изделия и т.п.) со средним ресурсом, обеспечивающим работоспособность объектов между плановыми ТО и текущими ремонтами.
Таким образом, если одни элементы своей долговечностью лимитируют 1 срок службы судна в целом, то другие могут быть неоднократно восстановлены или заменены в процессе эксплуатации. При рассмотрении вопроса о последствиях старения судна в целом для нас, очевидно, представляет интерес износ только тех конструктивных элементов судна, долговечность которых соответствует сроку эксплуатации судна и ограничивает его. К таким элементам относится корпус судна и судовая энергетическая установка (СЭУ). Существенно, что эти конструктивные элементы судна относятся к числу базовых и с точки зрения их конструктивно-функционального назначения и степени ответственности, а также, исходя из доли этих элементов в суммарной строительной стоимости судна и затратах на ремонт в процессе его эксплуатации. Поэтому физический износ этих важнейших конструктивных элементов является причиной практически всей совокупности явлений, наблюдающихся в результате \ \ старения морского транспортного судна. Рассмотрим сначала технико-эксплуатационные последствия старения морского судна, обусловленные физическим износом корпуса судна.
Основными видами повреждения металлического корпуса судна являются коррозия и механическое изнашивание [12, с. 179 - 181]. Корпус судна коррозирует весьма интенсивно, так как находится в благоприятных для этого условиях: на надводную часть воздействует влажный и солёный морской воздух, на подводную часть — природный электролит с высокой электрической проводимостью, каковым является морская вода. С наружной части корпуса, погружённой в воду, особенно поражается район пояса переменной ватерлинии, так как здесь брызги воды, механическое действие волн разрушают защитную поверхностную плёнку, образуемую продуктами коррозии. Интенсивно коррозируют сварные швы наружной обшивки корпуса, носовая часть в районе буруна, кормовой подзор, ахтерштевень (в особенности рудерпост и старнпост), места под шпигатами, у отверстий забортной арматуры. Внутри судна обшивка поражается коррозией особенно сильно под иллюминаторами, в цепном ящике, у шпигатов, в бортовых льялах, у приёмных сеток систем, в балластных танках двойного дна. У наливных судов значительно коррозируют танки (особенно их верхние части, не защищенные грузом), в которых попеременно содержатся то жидкий груз, то балластная вода. Набор корпуса судна коррозирует в местах скопления влаги и от воздействия среды.
Зависимость статистической вероятности возникновения аварий от возраста морского судна
Представим некоторую совокупность морских судов в виде множества точек, образующих на плоскости произвольную фигуру G (см. рис. 2.2). Пусть фигура G состоит из нескольких отдельных фигур g,- с G, отвечающих разным возрастным группам судов. Представим теперь, что на фигуру G случайным Q образом бросаются точки. Попадание брошенной точки в ту или иную точку фигуры G будет обозначать возникновение аварии на одном из судов указанной совокупности. Тогда, очевидно, если -P. m тг фигура G вполне однородна в том смысле,
К определению зависимости J ". v относительной частоты возникнове ния аварий от возраста судов ч брошенная точка может с одинаковой вероятностью оказаться в любой точке фигуры G, то места попадания брошенных точек будут распределены более или менее равномерно (с одинаковой плотностью) по всей площади фигуры. При этом число попаданий в ту или иную отдельную область g{, будет пропорционально площади этой области, а отношение числа точек, попавших в область gh к общему числу точек, упавших на фигуру G, будет приблизительно равно доле площади gt от площади всей фигуры G. Если же однородность G (в указанном выше смысле) нарушена в силу каких-либо причин, т. е. если имеет место различие в вероятности попадания бросаемых точек на ту или иную область git то места попадания этих точек будут, очевидно, распределены на протяжении G с неодинаковой плотностью. Такой эффект осуществлялся бы, например, при наличии некоторого внешнего поля, ориентирующего бросаемые точки, или, если бы одни области фигуры G притягивали к себе бросаемые наудачу точки, а другие, напротив, отталкивали бы их от себя.
Пользуясь нашей геометрической аналогией, мы можем следующим образом сформулировать условие, позволяющее определить, отражается ли старение морских судов на вероятности возникновения аварий и как именно.
Если вероятность возникновения аварий никак не связана с возрастом судов, то доли всех возрастных групп в числе судов, потерпевших аварии, и доли этих возрастных групп в общем составе флота должны приблизительно совпадать между собой. Другими словами, возрастная структура судов, потерпевших аварии, должна быть тождественна с возрастной структурой флота в целом. Иначе значило бы, что аварии распределяются по разным возрастным группам судов несоответственно долям этих групп в составе флота и, следовательно, вероятность аварии судна так или иначе связана с его возрастом.
Таким образом, определение искомой зависимости статистической вероятности возникновения аварий от возраста судов должно сводиться к измерению различия между распределением возраста судов, потерпевших аварии, и возрастной структурой флота в целом. Исследования же, основанные только на анализе возрастного состава судов, потерпевших аварии (см., например [54, 61]), не могут, вообще говоря, дать удовлетворительного ответа на поставленный вопрос. То обстоятельство, например, что на суда возрастом старше 20 лет приходится в два раза большее число аварийных случаев, чем на суда возрастом до 15 лет [61], само по себе ещё не даёт основания утверждать, что аварийность судов увеличивается по мере их старения.
Опираясь на сказанное выше, автор на основании Актов внеочередных освидетельствований судов и других документов, любезно предоставленных Тихоокеанской инспекцией PC, исследовал возрастной состав 81 морского судна с классом PC, потерпевшего аварии в Дальневосточном морском бассейне в 2000 - 2002 гг. (см. приложение 1) — большинство серьёзных аварий за указанный период [62]. Чтобы составить представление о возрастной структуре флота, к которому принадлежали указанные суда, из [63] были выписаны сведения о возрасте 980 морских судов, имевших в 2001 г. класс PC. При этом принимались во внимание только те суда, которые имели те же порты приписки, что и суда, потерпевшие аварии.
Зависимость уровня аварийности морского флота от его возрастной структуры
При определении зависимости относительной частоты возникновения аварии от возраста морских судов мы, по существу, рассматривали средний уровень аварийности флота К как параметр, имеющий некоторое постоянное значение. При этом мы оставляли в стороне тот факт, что в действительности величина К будет существенно зависеть от возрастной структуры флота. Вопрос о зависимости общего уровня аварийности флота от его возрастной структуры имеет весьма важное значение и нуждается в особом исследовании.
Введём те же обозначения, что и раньше, а именно: С, = If І I N{ — относительная частота аварий судов /-той возрастной группы, и 5/ = TV,- / N — доля судов /-той возрастной группы в составе флота. Тогда выражение, позволяющее выразить уровень аварийности флота К в зависимости от его возрастной структуры, можно написать в виде
Заметим, что уравнение (2.6) имеет вид формулы полной вероятности случайного события [64, 65]. В соответствии с этим величину К можно интерпретировать как вероятность аварии взятого наудачу судна; при этом В{ следует соотнести с вероятностью того, что взятое наудачу судно принадлежит /-той возрастной группе, а С,- играет роль условной вероятности аварии, т. е. вероятности аварии судна при условии, что оно принадлежит /-той возрастной группе. С другой стороны легко видеть, что средний уровень аварийности флота К есть взвешенная сумма относительных частот аварий судов всех возрастных групп, входящих в состав флота. При этом Bt является весовым множителем, показывающим вклад судов той или иной /-той возрастной группы в общий уровень аварийности флота. Понятно, что, поскольку относительная частота С,- аварий возрастает по мере старения судов, величина К будет тем больше, чем больше доля «старых» судов в составе флота. Конкретный характер зависимости величины К от возрастной структуры флота можно установить, зная закон увеличения С,- по мере старения судов.
Выше было показано, что величина С, определяется соотношением между распределением возраста судов, потерпевших аварии, и распределением возраста судов в составе флота в целом. Поскольку конкретные законы указанных распределений неизвестны, мы не можем, к сожалению, сделать заключение о специальной форме зависимости С, от возраста судна. Однако, как явствует из рис. 2.4 и рис. 2.5, можно, по-видимому, утверждать, что обсуждаемая зависимость носит нелинейный (прогрессирующий) характер.
Предположим сначала, что «скорость» роста величины С,- по мере старения судна является линейной функцией возраста судна. В этом случае С,- в зависимости от возраста судна і можно написать в общем виде (в предположении, что минимальное значение функции соответствует і = 0) С,=т2+С0, (д 0) где Со — относительная частота аварий судов возрастом і — 0. Подставляя это выражение в (2.6) и учитывая, что В, = 1, имеем # = СД = ЕЙ + СМ = «Z 2 / + С0 = + С0, (2.7) где І2 — среднее квадратов значений воз раста судов, или начальный момент воз V2 раста судов 2-го порядка.
Полученное выражение можно переписать в другом виде, выразив начальный момент возраста судов второго Зависимость относительного числа аварий судов от возрастной порядка (г через средний возраст /; (на структуры флота чальный момент возраста судов первого порядка) и среднее квадратическое отклонение а возраста судов, входящих в состав флота; подставляя i2— а2 + /,2 в выражение (2.7) получим K = a(az+if)+C0, (2.8) откуда, воспользовавшись тем, что сг//, = V — коэффициент вариации, получим следующее выражение, определяющее относительное число аварий судов К в зависимости от возрастной структуры флота: K = a(l + V2)if+C0. (2.9)
Таким образом, оказывается, что уровень аварийности флота К будет зависеть, помимо среднего возраста судов /,, также и от коэффициента вариации V возраста судов, входящих в состав флота, т.е. от степени рассеяния возраста судов вокруг своего среднего значения. Зависимость величины К от указанных параметров возрастной структуры флота, выражаемая формулой (2.9), графически изображена на рис. 2.6. Как видно из рисунка, при неизменном среднем возрасте судов уровень аварийности флота будет тем больше, чем больше ко 48 эффициент вариации V\ наоборот, уменьшение коэффициента вариации V должно вести к снижению уровня аварийности флота.
Характеристическая кривая старения судна и её применение для оценки влияния возраста судна на экономическую эффективность его эксплуатации
При рассмотрении фактических сделок по фрахтованию морских судов на условиях тайм-чартера, имевших место в 2003 г. (см. приложение 4), автор сопоставлял величину фрахтовой ставки в каждой из сделок с рыночной стоимостью судна, вычисленной с помощью описанной выше регрессионной модели. Так, например, если балкер дедвейтом 74500 тонн 1998 года постройки фрахтовался в первой половине 2003 г. на 4 - 6 месяцев по ставке 13200 долларов в сутки, а стоимость самого балкера, вычисленная по уравнению регрессии, в этот период составляла около 22 млн. ам. долларов, то искомое соотношение равнялось 13200/22000000 = 0,0006.
В результате такого сопоставления оказалось, что для судов одного возраста отношение тайм-чартерной фрахтовой ставки к текущей рыночной стоимости судна имеет в среднем одно и то же значение. Другими словами, величина фрахтовой ставки/и текущая рыночная стоимость судна С оказываются во всяком случае связаны соотношением « . (3-6) где коэффициент пропорциональности зависит от возраста судна.
Результаты вычислений приведены на рис.3.8. Как видно из рисунка, с увеличением возраста судов величина фрахтовой ставки, отнесённая к рыночной стоимости судна, возрастает. Этот результат есть, очевидно, следствие того обстоятельства, что рыночная стоимость судна изменяется в зависимости от его возраста значительно сильнее, чем размер тайм-чартерных фрахтовых ставок.
Существенно, что величина к, по крайней мере, в первом приближении оказывается, фактически, функцией только возраста судна и не зависит от его валовой грузоподъёмности. Можно, по-видимому, утверждать также, что величина к не зависит и от типа судна; на это указывает то обстоятельство, что
Расчётные значения коэффициента к. а — для танкеров, б — для балкеров численные значения величины к для танкеров и для балкеров практически совпадают между собой. Сказанное позволяет предполагать, что величина к целиком определяется только возрастом судна и представляет, таким образом, некоторую инвариантную количественную характеристику, которая может служить для описания процесса старения судна. Кривую на рис. 3.8, графически передающую зависимость коэффициента к от возраста судна, уместно, таким образом, назвать характеристической кривой старения судна.
Характеристической кривой старения судна можно воспользоваться для решения вопроса о том, каким образом старение судна отражается на экономической эффективности его эксплуатации.
Считая значения к установленными для судов разного возраста, можно с помощью соотношения (3.6) количественно оценить, как возраст судна влияет на размер фрахтовых ставок при фрахтовании на условиях тайм-чартера. Действительно, на основании соотношения (3.6) имеем некоторая функция, передающая зависимость фрахтовых ставок от возраста судна /, k(i) — величина коэффициента к в функции от возраста судна, а C(i) — уравнение регрессии, выражающее зависимость рыночной стоимости судна от его возраста. Найдём вид функции/ сразу в частном виде.
Согласно расчётам, приведённым в предыдущем разделе, изменение рыночной стоимости балкера в зависимости от его возраста / описывается уравнением регрессии (по данным 2003 г.)
