Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования.
1.1. Состояние и перспективы развития автомобильного парка 7
1.2. Системы обеспечения автомобильного транспорта нефтепродуктами 18
1.3. Технологическое оборудование и эксплуатация сборочных единиц ТРК АЗС и АТЗС 40
1.4. Объекты и задачи исследования 45
1.5. Выводы по главе 1 51
Глава 2. Теоретические исследования функционирования АЗС .
2.1. Общая методика исследований 52
2.2. Системный подход как инструмент повышения эффективности функционирования АЗС 55
23, Факторный анализ процессов, влияющих на эффективность эксплуатации АЗС 64
2.4. Выбор определяющих параметров эффективности эксплуатации АЗС и АТЗС 74
2.5. Выводы по главе 2 77
Глава 3. Экспериментальные исследования эксплуатации современных АЗС и АТЗС .
3.1. Структура определения пропускной способности АЗС 78
3.2. Способ формирования общей методологаи определения эффективности функционирования АЗС 83
3.3. Структурный анализ отказов и неисправностей технологического оборудования на АЗС и АТЗС 86
3.4. Формирование общей методологии расчета эффективности функционирования современной АЗС и АТЗС 96
3.5. Выводы по главе 3 100
Глава 4. Рекомендации по внедрению результатов исследования и их экономическая эффективность .
4.1. Методика расчета количества СБЕ ТРК действующих АЗС и АТЗС 101
4.2. Экономическая эффективность и внедрение результатов выполненных исследований 105
Общие выводы 113
Список используемой литературы
- Состояние и перспективы развития автомобильного парка
- Системный подход как инструмент повышения эффективности функционирования АЗС
- Способ формирования общей методологаи определения эффективности функционирования АЗС
- Методика расчета количества СБЕ ТРК действующих АЗС и АТЗС
Введение к работе
Аетуальность темы* Одной из важнейших задач, стоящей перед предприятиями нефтепродуктообеспечения, является обеспечение эффективной работы государственного автомобильного транспорта и потребности в нефтепродуктах владельцев индивидуальных автомобилей, которое невозможно без должного функционирования сети автозаправочных станций (АЗС) и автомобильных транспортно-заправочных средств (АТЗС).
Автомобильный парк России в настоящее время насчитывает около 33 млн, автомобилей, в т.ч. легковые автомобили, грузовые и автобусы, причем более 85% легковых, грузовых автомобилей и автобусов принадлежат гражданам на условиях личной собственности. И автомобилей на дорогах РФ становится все больше и больше. За последние 10 лет их количество увеличилось в 2,5 раза. В Москве за 10 лет их стало больше в 10 раз.
Автомобильный транспорт, обеспечивая перевозку 80% общего количества грузов и более 90% пассажиров, потребляет более 60% общего количества всех светлых нефтепродуктов.
По данным различных нефтяных компаний России простои топливораздаточных колонок (ТРК) на АЗС, связанные с ремонтом технологического оборудования в часы пиковых нагрузок, значительны, что существенно снижает эффективность предприятий системы нефтепродуктообеспечения. Кроме того, по данным ряда автотранспортных предприятий города Москвы и Московской области, потеря времени в очередях на АЗС в ожидании заправки в часы пиковых нагрузок значительны, кроме того необходимо учитывать холостые пробеги автомобилей на заправку.
Появление большого количества АЗС и АТЗС различных видов и моделей предполагает рациональное их использование, главным образом,
зависящее от надежности технологического оборудования сборочных единиц (СБЕ).
Недостаток исследований в области оценки уровня надежности и новых приемов технического обслуживания СБЕ ТРК на АЗС и АТЗС и определили актуальность диссертационной работы.
Целью диссертационной работы является повышение эффективности эксплуатации АЗС и АТЗС путем создания запаса сборочных единиц.
Объектом исследования являются производственные процессы технической эксплуатации АЗС и АТЗС.
Предметом исследования является методика повышения эффективности функционирования АЗС и АТЗС за счет снижения простоев технологического оборудования.
Методы исследования - системный подход к повышению эффективности функционирования АЗС и АТЗС с использованием элементов теории массового обслуживания и применения математического аппарата процессов функционирования АЗС и АТЗС,
Границы исследования - на уровне эксплуатации СБЕ ТРК на действующих АЗС и АТЗС, а также анализ статистических данных по отказам и неисправностям СБЕ ТРК.
Научная новизна диссертации заключается в:
применении системного подхода при разработке методики расчета количества СБЕ ТРК.
основных теоретических положений по совершенствованию методов оценки эффективности функционирования АЗС;
разработке методик и математических моделей классификации и оценки качественных и количественных показателей, характеризующих деятельность АЗС с учетом динамики их изменения во времени;
математической модели прогнозирования спроса па услуги АЗС;
методике оценки эффективности функционирования АЗС на основе
учета ее количественных и качественных показателей;
методе рациональной разработки организационно-технических мероприятий по совершенствованию производственной деятельности АЗС.
Практическая ценность заключается в применении разработанных методик для: формирования совокупности количественных и качественных показателей эффективности функционирования АЗС; оперативного получения их оценок; рационального поэтапного выбора оптимального варианта функционирования производственно-технической базы автозаправочных станций на основе всей совокупности показателей.
Апробация работы. Результаты исследований были доложены на научно-исследовательских конференциях 2005, 2006г.г МАДИ (ГТУ), 1-ой международной научно-практической конференции (г.Волгоград), 2005г.
Публикации. По материалам исследования опубликовано три статьи: в отраслевом журнале «Автотранспортное предприятие» сентябрь 2003 г. и май 2007 г., в материалах Первой международной научно-практической конференции по «проблемам теории и практики современного сервиса».
На защиту выносятся:
Системный подход к повышению эффективности функционирования объектов обеспечения автомобильного транспорта нефтепродуктами и определение уровня запасов СБЕ, лимитирующих их надежность.
Методика расчета количества СБЕ ТРК действующих АЗС и АТЗС
Состояние и перспективы развития автомобильного парка
По данным Департамента автомобильного транспорта Министерства РФ, автомобильный парк России в 2010г. может увеличиться до 45-46 млн. автомобилей, что почти в 2 раза превышает размер автомобильного парка на 1 января 2001 г.. За последние 10 лет автомобильный парк России увеличился в 2,5 раза- В Москве, например, за последние 10 лет количество автомобилей увеличилось в 10 раз.
Автомобильный транспорт РФ состоит из легковых автомобилей, грузовых и автобусов, которые эксплуатируются на автомобильных дорогах России, выполняя различные транспортные задачи.
Основной задачей автомобильного транспорта является полное и своевременное удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в перевозке груза и пассажиров. Для обеспечения бесперебойной работы автомобильного транспорта необходима разветвленная сеть как станций технического обслуживания и ремонта, так и полного и своевременного удовлетворения автомобилей горючесмазочными материалами.
Структура автомобильного парка РФ по типам автомобилей выглядит следующим образом: в целом по России, на долю легковых автомобилей приходится не менее 80% от общей численности автомобильного парка (в абсолютных единицах эта величина составляет порядка 21,6 млн. автомобилей). Доля грузовых автомобилей составляет примерно 13% или 3,51 млн, единиц. Автобусов в России значительно меньше - около 2% от общей численности автомобильного парка или порядка 0,54 млн. единиц (Рис, 1 Л).
Москва и Московская области как уже было сказано, лидируют по количеству автомобилей среди регионов РФ. В структур автомобильного парка в этом региона ТЙКЖЙ наблюдается ряд отличий от общероссийской структуры. Ниже приводится структура автомобильного парка Москвы по типш автотрап спортпых средств,
Кйк. видно ш данных, в структуре автомобильного парка т. Москвы (Рйо. 1.2) несколько больший удельный вес имеет доля легкового автотранспорта - 87% (но РФ в целом - 80%) -ЕВ тоже время, меньше додя грузового автотранспорта - 9% (РФ - 13%), й также доля прочих авкуррансцортных средств к автобусов - только 4% (РФ - 5%). Примерно такая же диспропорция характерна для парка автомобилей г. Ошкт -Петербурга и других городов с населением более миллиона человек.
Структура парка Москвы по тинам Прогнозы количества различных типов автотранспортных средств в штшш регионах РФ приводятся в таблице LL в этой и остальных таблица необходимо сделал з&мет&ви следующего характера. Базы данных ГАИ (ГИБДД), на основании которых были сделаны прогнозы, учитывают все автомобили, зарегистрированные в данном регионе, но в базе данных учитывается только факт постановки и снятия автомобиля с учета, но не отражается его реальное техническое состояние. Зарегистрированный автомобиль в течение многих лет может находиться в аварийном состоянии и не эксплуатироваться, но если он не снят с учета, по базе данных ГАИ (ГИБДД) он проходит, как действующее транспортное средство. Количество незарегистрированных в ГАИ автотранспортных средств не превышает, по оценкам экспертов, одного процента.
Системный подход как инструмент повышения эффективности функционирования АЗС
Повышение эффективности функционирования систем обеспечения автотранспорта нефтепродуктами в современных рыночных условиях на основе технических и технологических новаций связано с проведением специальных, в том числе и научных исследований.
Основа системного подхода обеспечивает общие принципы проведения научных исследований, дает наукам общий метод исследования, на котором базируются применяемые ими частные методы. Это позволяет им ориентироваться в сложных явлениях действительности, найти верный подход к этим явлениям.
Основными критериями при применении системного подхода для повышения эффективности функционирования объектов обеспечения автомобильного транспорта нефтепродуктами являются: описание системного окружения; условия технической эксплуатации технологического оборудования; годовой план реализации нефтепродуктов; оценочные показатели качества обслуживания автомобильного транспорта; особенности эксплуатации АТЗС.
Также необходимо применение в своей деятельности большое количество специальных методов. По широте применяемости специальные методы классифицируются на конкретно-научные методы и общенаучные методы соответственно.
В соответствии с данной классификацией системный подход как метод исследования объектов с помощью представления последних в качестве систем и изучения свойств этих систем относится к группе общенаучных методов.
Системный подход представляет собой комплекс методологических принципов и правил системных исследований, образует частично-методологический базис, на котором строятся системный анализ и общая теория систем. Это своего рода генеральная стратегия исследования, его ориентация в подходе к изучению самых разнообразных явлений и процессов.
В вопросе определения предмета общей теории систем до сих пор не сложилось единого мнения. На данный момент можно выделить два основных подхода к пониманию предмета этого раздела системных исследований. Сторонники первого подхода рассматривают общую теорию систем как теорию, описывающую всевозможные типы и виды систем. При таком подходе последняя выступает как "предметная" наука, описывающая конкретные системы.
Сторонники другого подхода - видят в общей теории систем универсальную науку (теорию), изучающую "идеальную" систему, как определенное явление, с присущими ему специфическими свойствами и характеристиками, а не в связи с конкретными, реально существующими системами. Изучение же реальных объектов есть конкретное приложение результатов общей теории систем, такой подход более правилен. Ведь сторонники первого подхода рассматривают общую теорию систем как некий застывший набор описаний различных систем, против чего собственно и направлены системные исследования.
Системный анализ - наиболее молодое направление в рамках системных исследований. Характерная особенность состоит в его практической направленности- Системный анализ - совокупность специфических методов и средств, используемых для подготовки и обоснования решений по сложным проблемам, возникающим в практической и теоретической деятельности.
Системный подход, системный анализ и общая теория систем, представляют собой определенные стороны системных исследований, их объединяют свойства: 1. Теоретико-методологическая функция - каждый из разделов исследований выступает как определенная форма теоретического истолкования исследований и служит в качестве методологического инструмента для проведения конкретных исследований; 2. Общенаучная, междисциплинарная природа разделов системных исследований; 3. Специфический предмет исследований - системы; 4. Единство общих методологических принципов, разрабатываемых в рамках системного подхода.
Основополагающим, при применении системных принципов в исследовании, является понятие "система" и связанные с ним системные понятия (структура, иерархия, сложность, целенаправленность и др.) В современной литературе можно найти множество определений системы, каждое из которых отражает основные черты любой системы, или определенного класса систем. Система трактуется при этом, как совокупность элементов, определенным образом связанных между собой, и образующих некоторую целостность.
Одним из наиболее важных и трудных этапов при применении системного подхода в исследовании системы из окружающей среды — «системного окружения». Под системным окружением следует понимать окружающую среду функционирования АЗС и АТЗС ( экономический район, марочная структура автомобильного парка и т.д. ).
Способ формирования общей методологаи определения эффективности функционирования АЗС
Современные АЗС и АТЗС укомплектованы высокопроизводительным оборудованием, позволяющим значительно снизить простои автомобильного транспорта в ожидании заправки, за счет значительного увеличения номинальной пропускной способности [ 63 ].
По статистическим данным АЗС имеют в своем распоряжении от 2 до 8 и более современных ТРК, причем для отпуска дизельного топлива на крупных АЗС используются отдельно стоящие ТРК с двумя раздаточными кранами.
Под способом формирования общей методологии понимается учет технологичности оборудования используемого в настоящее время на АЗС и АТЗС для дальнейшего применения при разработке методики расчета потребности в запасных частях СБЕ ТРК и АТЗС.
На рисунке 3.2 приведена статистика по типам современных АЗС по количеству ТРК, причем АЗС с двумя ТРК, как правило размещены в черте жилого комплекса и имеют высокопроизводительное оборудование-Современная АЗС или АЗК рассматривается как система массового обслуживания с ограничением по длине очереди, многоканальные, оддафаінма с я.ттрттчтнкт входящим потоком, открытые, без взаимопомощи [ 32 ].
Недостаток существующих методик определения пропускной способности АЗС состоит в том; что они рассматривают ТРК? которые кошштечуюкя однш иди максимум двумм раздаточными крапами (РК). Па сегодняшний день 93 % ТРК, на современной АЗС, имеют УГ 4 до 10 од. РК, позволяющие производить отпуск тошшва 0 двух стером да 5 р&хшчяых сортов тоштш, іі дшшой статнетаке не рассматриваются отдельно стоящие ТРК с двумз РК щя 01 пуска дизельного топлива ш крупных АЗС. Таким образом, пропускная способность современной АЗС увеличивается несколько раз, в зависимости от типа. ТРК. Существующая методика определения пропускной способности АЗС является линейной даввдмадоегью от шшадства ТРК и т учитывает возможные отказы Форочнык единиц ТРК, я также т ттящюхея & полной мере параметры эффективности эксплуатации АЗС.
Таким образом, вероятность отказа в обслуживании, применимо для современной АЗС, которая определяет количество незаправленных автомобилей. Это приводит к потере прибыли АЗС. Вероятность образования очереди определяет состояние АЗС при котором вес ТРК заняты, а следующий автомобиль становится в очередь на заправку. Определение эффективности функционирования систем обеспечения автомобильного транспорта нефтепродуктами осуществляется при учете технологичности оборудования и характеризуется коэффициентом использования ТРК (Ym),
Анализ отказов и неисправностей оборудования АЗС и АТЗС проводится при рассмотрении всех элементов технологической схемы отпуска нефтепродуктов» Поэтому рассматривается влияние на эффективность функционирования каждого і - ого элемента СБЕ ТРК.
Вероятность безотказной работы ТРК на АЗС и АТЗС Р(1) за наработку t при последовательном соединении п элементов в схеме надежности определяется как произведение вероятностей безотказной работы Pi(t) этих элементов Pt = HPi(t) (ЗЛІ) где г—номер элемента в схеме.
В случае параллельного резервирования отдельных элементов вероятность безотказной работы Pn(t) группы параллельных элементов (рисунок 3.4) зависит от числа параллельных элементов к и определяется по формуле
Расчет вероятности безотказной работы ТРК целесообразен только для периода нормальной эксплуатации. Кроме того, необходимо сдачать допущение, что поток отказов простейший в связи с тем, что все элементы изделия работают одновременно, отказы носят внезапный характер, отказ одного элемента ведет к отказу всего изделия, старение элементов отсутствует, процесс эксплуатации стабилизирован во времени. В периоде нормальной эксплуатации ТРК для простейшего потока отказов вероятность безотказной работы подчиняется экспоненциальному закону, а интенсивность отказов остается величиной постоянной.
Экспоненциальный закон для отдельного /-го элемента изделия выражает зависимость вероятности безотказной работы Pi(t) от интенсивности отказов Лі этого элемента и времени работы t Рі = ел (ЗЛЗ) Вероятность безотказной работы ТРК за время / будет равна: Л= eIXt (3.14)
Вероятность безотказной работы ТРК может быть рассчитана за 1 цикл, т. е. за время, соответствующее выполнению операций: наполнение цистерны, заправка (слив). Но каждая операция длится разное время. Поэтому сначала определяется вероятность безотказной работы Ро(іо) ТРК за каждую операцию, для чего предварительно составляется схема надежности из элементов, участвующих в операции, а также устанавливается время выполнения операции.
Методика расчета количества СБЕ ТРК действующих АЗС и АТЗС
Обеспечение автотранспортных средств нефтепродуктами осуществляется как через сеть АЗС (АЗК), так и автомобильными транспортно-заправочными средствами (АТЗС) у которых в технологических схемах (рисунок 1.14, 1.15, 1.16, 1,17) используются одинаковые сборочные единицы: насос, фильтр, счетчик, раздаточный крани др. [32].
Простои как ТРК АЗС, так и АТЗС связаны с отсутствием запаса сборочных единиц в зависимости от динамики экономических и технологических факторов, влияющих на материальные затраты. Наличие запасных частей позволяет довести их простои до возможного минимального времени.
Для этих целей составляется зависимость (2.1). Норма потребности Зп определяется из условий минимума потерь Ф на простой ТРК на АЗС по причине отказа СБЕ: 0 = min(SKXK+SaXa), (4Л) где SK — стоимость одного часа простоя ТРК, руб.; Хк — время простоя одной ТРК в сутки, ч; Ха — время простоя автомобиля в сутки, ч; Sa— стоимость одного часа простоя автомобиля, руб.
Принимая за норму потребности в запасных частях Знп количество ТРК, необходимое для заправки п автомобилей: Знп = (К0/А)хп (4.2) тогда минимизация функционала Ф проводится при условии: 31 = Зпм (4.3) ЗЕ - суммарная нормативная потребность в запасных частях сборочных единиц ТРК; Зпм - производственные мощности по выпуску запасных частей сборочных единиц ТРК, Время простоя одной ТРК в сутки определяется по формуле: XK = 3(1-YT), (4.4) где 3— продолжительность смены работы АЗС в сутки, ч; Ym — нормативный коэффициент использования ТРК, определяемый из выражения: YT = R/(RTK0sf3n fl), (4.5) где Rm — теоретическая (планируемая) реализация на АЗС топлив за расчетный период (год); 5 — возможность подъезда к ТРК с одной (5 = 1) или с двух сторон (s = 2); / — количество РК с одной стороны ТРК (как правило соответствует количеству сортов топлива отпускаемых на современной АЗС,АЗКилиАТЗС)
Згод — количество часов в календарном году, ч. Тогда: К0= ЗнпА/п, тогда простой одной ТРК в сутки будет R Хк = 3 (1 - -zn, 7 - ). (4-6) 4 Ro 3nHsf Згод
Общие потери PI от простоя всех ТРК на АЗС в сутки составят: Pl=3SK/n[3Hn A-R/(RTsf3nw)]. (4.7) Количество Аоб автомобилей, заправляемых на одной ТРК в час пиковых нагрузок: Ао6 = хА/К0п, (4.8)
Частота Va поступления автомобилей на одну ТРК в пиковый период времени определяется из выражения: Va = Ao6/Tn, (4.9) где Тп — длительность пикового периода, ч.
Частота обслуживания автомобилей на одной ТРК: VI = 1 / Та, где Та — время простоя автомобиля в часы пиковых нагрузок. Увеличение очереди F автомобилей на одной ТРК V = Va-Vl=(Ao6/Tn)-(l/Ta). (4.10) В момент времени Тм длина очереди из М автомобилей определяется по формуле: M = VTM, (4.11) а время поступления к-го автомобиля на ТРК будет Tk = kT/V, (4.12) длина очереди Мк при поступлении k-го автомобиля в момент Тк времени определяется из выражения: Mk = VTk, (4.13) Время простоя к-го автомобиля при заправке на ТРК определяется по формуле: Xk = TaM = kTa-(Tn/Ao6)]. (4.14)
Суммарное (среднее) время простоя автомобиля при заправке на одной ТРК определяется по формуле суммы алгебраической прогрессии: Xcp = SXk- [Та-(Тп/Аоб)] Аоб (Аоб-1)/2 = =(Аоб Та-Тп)(Аоб -1)/2. (4.15) Время простоя автомобиля при заправке в часы пиковых нагрузок на всех ТРК равно: Xa = КО Хер = A/2n[ Та 2 /Знп +ТпЗнп - х(Тп+Та)]. (4.16)
Общие потери от простоя автомобиля при заправке в часы одного периода пиковых нагрузок будет Р2 = ASa/2n[ (Тах2 /Знп) +ТпЗнп - х(Тп+Та)]. (4 Л 7) Общие затраты на простой ТРК и автомобилей: Ф=Р1+Р2= 3 SK / п [ Знп А - R / (RT s f Згод)] +А Sa/2n [(Та %2 І Знп) + ТпЗнп-х(Тп + Та)]. (4Л8)
Функцию Ф минимизируем по параметру Знп при этом минимум функционала Ф является выполнение условий: ЗФ/ЗЗнп = 0ид2Ф/3(Знп)2 0. (4Л9) Производная 5Ф/аЗнп=3 SK А / n + A Sa Tn/2n - A SaTa %2 І 2п (Знп)2 Выполняя первое из условий (4,20), имеем: 3SKA/ n + ASaTn/2n-ASaTax2/2n(3Hn)J = 0
Тогда норма потребностей в запасных частях сборочных единиц ТРК на п автомобилей составит: Знп = rJ SaTa / (3 SK+SaTn) (4.20) Вторая производная: 3) / 3(3нп)2 = ASaTa 2 / п(ЗнпУ 0 Всегда больше нуля, поэтому величина Знп определяется минимумом функционала Ф. Алгоритм расчета запасных частей СБЕ ТРК представлен в виде блок - схемы определения норм потребности Зип сборочных единиц ТРК нарисунке4Л.
