Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ основных направлений совершенствования автосервисной сети 10
1.1. Текущее состояние транспортной инфраструктуры РФ 10
1.2. Проблемы российских автосервисных предприятий 11
1.3. Предпосылки формирования фирменного сервиса 18
1.4. Вклад автотранспорта в загрязнение атмосферы 19
1.5. Методы и модели совершенствования автотранспортного комплекса 21
Глава 2. Теоретические исследования возможности совершенствования системы автосервиса с целью снижения её негативного воздействия на окружающую среду 41
2.1. Теоретические аспекты моделирования территориального размещения предприятий автосервиса 41
2.2. Экологическая безопасность автосервисных предприятий 49
2.2.1. Обоснование необходимости и возможности внедрения СЭМ на АСП 49
2.2.2. Стандарты серии ГОСТ Р ИСО 14000 53
2.2.3. Расчет затрат на внедрение СЭМ 56
2.2.4. Разработка элементов СЭМ 65
Глава 3. Моделирование размещения автосервисных предприятии (на примере г. Набережные Челны) 78
3.1. Анализ действующей сети автосервисных предприятий г. Набережные Челны 78
3.2. Прогнозирование спроса на продукцию автосервисной сети 80
3.3. Методика определения мест концентрации автомобилей 83
3.4. Методика определения мест дисклокации предприятий автосервиса 84
3.5. Целевая функция модели 90
3.6. Расчет необходимого количества рабочих постов 91
3.7. Разработка показателя экологического воздействия АСП на окружающую среду 91
3.8. Методика моделирования размещения предприятий автосервиса 97
Глава 4. Реализация задачи размещения предприятий автосервиса в среде ANYLOGIC 100
4.1. Реализация имитационной модели в среде AnyLogic 100
4.2. Реализация компьютерного эксперимента на модели 104
4.2.1. Планирование эксперимента 104
4.2.2. Создание планов территориального размещения АСП 105
4.2.3. Проведение оптимизационного компьютерного эксперимента 108
Глава 5. Экономический эффект реализации модели размещения автосервисных предприятий 118
5.1. Экономический эффект размещения предприятий согласно оптимальному плану 118
5.2. Рекомендации по совершенствованию существующей сети предприятий автосервиса г. Набережные Челны 119
5.3. Расчет экономической эффективности использования разработанной имитационной модели при проектировании сети АСП 121
5.3.1. Расчет затрат на разработку имитационной модели размещения АСП 121
5.3.2. Расчет затрат на поиск оптимального плана размещения АСП 123
5.3.3. Расчет экономической эффективности 124
Основные выводы и результаты 128
Список использованных источников 130
Приложение 148
- Проблемы российских автосервисных предприятий
- Экологическая безопасность автосервисных предприятий
- Прогнозирование спроса на продукцию автосервисной сети
- Реализация компьютерного эксперимента на модели
Введение к работе
Актуальность исследования. Динамика роста российского автомобильного
парка является одной из самых высоких в мире (около 5% в год), что связано, в первую очередь, с увеличением числа легковых автомобилей. Этот процесс происходит в условиях существенного отставания экологических показателей эксплуатируемых в РФ автотранспортных средств (АТС) и используемых ГСМ от достигнутого мирового уровня, а также отставания в развитии и техническом состоянии транспортной инфраструктуры. Несмотря на рост автомобильного парка, его средний возраст остается значительным и составляет, в целом по стране, порядка 11,5 лет, тогда как в США этот показатель составляет 9,2 года, в Европе — 8,5. Ежегодно около 40% выбросов загрязняющих веществ в атмосферу приходится на выбросы автотранспортных средств (в крупных городах — до 80% и выше) [1].
Согласно Транспортной стратегии РФ парк легковых автомобилей возрастет к 2020 году с 32 до 60 млн. единиц. Этот процесс требует перестройки транспортной инфраструктуры и выработки и контроля выполнения стандартов безопасности транспортных процессов и воздействия транспорта на окружающую среду (ОС) [2, 3, 4].
В связи с этим трудно переоценить значение эффективной организации сервисного обслуживания и ремонта автомобилей для экономики страны с учетом экологической опасности как самих автосервисных предприятий (АСП), так и источников их выбросов — автомобилей. В постсоветский период наблюдался резкий рост числа АСП. Тенденция к росту сохраняется и в настоящее время, однако этот процесс в определенной мере является стихийным: размещение АСП происходит без использования научно обоснованных методов и моделей. Предприятия автосервиса с точки зрения экологической нагрузки на ОС расположены не рационально, что является следствием неравномерности загрузки оборудования в различных АСП. Кроме того, следствием такой неравномерности является недополучение прибыли одними АСП из-за низкой загрузки или простоя
5 оборудования, либо ускоренный износ оборудования, снижение качества
обслуживания, а зачастую и потеря клиентов по причине увеличения длины
очередей на других АСП.
Сеть АСП относится к сложным организационно-техническим системам, поэтому при её проектировании наиболее целесообразно использовать методы имитационного моделирования, поскольку при этом входные потоки не ограничиваются требованиями стационарности, однородности, отсутствием последействия и т.п., что позволяет в результате моделирования получить данные, соответствующие реальной картине [4, 5, 6, 7, 8].
Проблема, возникающая при использовании имитационного моделирования при размещении АСП, заключается в том, что такие модели являются многофакторными, причем при создании сети сервисных предприятий приходится ориентироваться на существующую инфраструктуру, которая тем или иным образом будет влиять на создаваемую модель.
Другой проблемой является то, что при проектировании сети АСП, в том числе при выборе мест их размещения, не учитываются экологические факторы. Многие предприятия располагаются на территориях с нарушением экологического законодательства, либо их выбросы, сбросы и отходы превышают предельно допустимые показатели вследствие того, что при проектировании сети АСП не проводился анализ экологической обстановки территории. В результате этого, создается дополнительная нагрузка на окружающую среду, так как предприятия в силу многих причин не заинтересованы в снижении негативных воздействий на ОС, а ограничиваются повышенными экологическими платежами и штрафами. Наиболее действенным из путей решения данной проблемы является введение ограничений экологического характера в модель на этапе ее разработки
[9].
Цель и задачи работы: разработка научно обоснованной методики моделирования территориального размещения автосервисных предприятий с целью повышения эффективности функционирования системы автосервиса и снижения её негативного воздействия на окружающую среду.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
выполнить теоретические исследования по разработке элементов системы экологического менеджмента;
осуществить анализ действующей сети автосервисных предприятий г. Набережные Челны и состояния окружающей среды города;
разработать показатель негативного воздействия предприятий автосервиса на окружающую среду;
разработать имитационную модель территориального размещения автосервисных предприятий;
провести оптимизационный эксперимент на модели с целью поиска наилучшего варианта размещения предприятий автосервиса;
оценить потенциальный экономический эффект от рационализации территориального размещения предприятий автосервиса в г. Набережные Челны.
Методы исследования основываются на системном анализе, математическом и имитационном моделировании и прогнозировании, теории вероятностей и математической статистики, теории массового обслуживания, методах оптимизации, геоинформационных технологиях, теории алгоритмизации и программирования, теории планирования эксперимента.
Объектом исследования является сеть предприятий сервиса легковых автомобилей.
Предмет исследования: методы и модель размещения предприятий автосервиса и их функционирования с учетом экологических факторов.
Научная новизна исследования состоит в развитии теоретико-методологических положений повышения экологической безопасности системы автосервиса, в разработке научных и практических методов, имитационной модели территориального размещения автосервисных предприятий с целью улучшения показателей эффективности функционирования системы автосервиса (снижения затрат автовладельцев на доставку АТС и ожидание в очереди, затрат
7 АСП, связанных с простоем рабочих постов, объема экологического ущерба окружающей среде).
На защиту выносятся наиболее значимые результаты диссертационного исследования, составляющие научную новизну работы:
Проведено исследование в области повышения экологической безопасности предприятий автосервиса путем разработки элементов системы экологического менеджмента и её внедрения на АСП;
Разработан показатель степени негативного влияния предприятия автосервиса на окружающую среду, позволяющий рассчитать объем экологического ущерба ОС на основе выбросов одного автомобиле-заезда;
Разработана методика размещения предприятий автосервисной сети, реализованная в имитационной модели, в которой учитываются экологическое воздействие предприятий, затраты автовладельцев на доставку автотранспортных средств до АСП и ожидание в очереди, а также затраты предприятий автосервиса, связанные с простоем рабочих постов;
Разработан алгоритм выбора рационального варианта территориального размещения предприятий автомобильного сервиса на основе компьютерного эксперимента с использованием имитационной модели.
Практическая значимость работы заключается в том, что развитие автосервисной сети в соответствии с разработанной моделью приведет к значительному снижению негативного воздействия АСП на ОС при одновременном снижении затрат как владельцев АТС, так и АСП.
Реализация результатов исследования. Основные теоретические положения, научные и практические результаты, модели и методики используются в ООО «ЛАЧЫН мастер» холдинга Таттранском г. Набережные Челны, ООО «УК ТрансТехСервис» для решения задач повышения экологической безопасности оказания автосервисных услуг, Прикамском территориальном управлении Министерства экологии и природных ресурсов Республики Татарстан для оценки воздействия на окружающую среду и в процессе проведения государственной экологической экспертизы предприятий автомобильного
8 сервиса, а также в учебном процессе при подготовке специалистов
автомобильного профиля в ГОУ ВПО «Камская государственная инженерно-экономическая академия».
Апробация работы. Результаты работы обсуждались и получили одобрение на XXXIII международной конференции и дискуссионного научного клуба «Информационные технологии в науке, социологии, экономике и бизнесе» (Ялта-Гурзуф, 2006); шестой всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и достижения автотранспортного комплекса» (Екатеринбург, УГТУ-УПИ, 2008); научно-технической конференции «Проблемы автомобильно-дорожного комплекса России» (Пенза, ПГУАС, 2008); IX Российско-германском симпозиуме по транспортной логистике и экономике (Казань, КГ АСУ, 2009); Четвертой всероссийской научно-практической конференции по имитационному моделированию и его применению в науке и промышленности «ИММОД-2009» (Санкт-Петербург, ЦТСС, 2009); VIII всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» (Оренбург, ОГУ, 2009)»; IX Российской научно-практической конференции «Прогрессивные технологии в транспортных системах» (Оренбург, ОГУ, 2009); научно-практических семинарах «Нормирование и контроль экологических показателей выбросов автотранспорта и дорожной техники» (Санкт-Петербург, Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова, 2006) и кафедры «Сервис транспортных систем» ГОУ ВПО «Камская государственная инженерно-экономическая академия».
Публикации. Основные положения и результаты исследований опубликованы в 12 печатных работах, из них 2 статьи в ведущих научных журналах, входящих в «Перечень...» ВАК, 10 статей в сборниках научных трудов и материалах научных конференций различного уровня.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов и результатов, 4 приложений, списка использованных источников (134 наименования). Содержание работы изложено на 146 страницах машинописного текста, содержит 38 рисунков, 21 таблицу.
9 Во введении обосновывается актуальность проводимых исследований,
сформулирована цель работы, выделены научная новизна, практическая
значимость полученных результатов и основные положения, выносимые на
защиту.
Первая глава представляет собой литературный обзор общих проблем, возникающих при проектировании сети предприятий автосервиса. Отмечен ряд проблем, с которыми сталкиваются российские АСП. Проанализированы работы по совершенствованию автотранспортного комплекса в экологическом плане.
Вторая глава посвящена теоретическим исследованиям совершенствования системы автосервиса с целью снижения её негативного воздействия на окружающую среду.
В третьей главе разработана имитационная модель размещения автосервисных предприятий для г. Набережные Челны. Произведено прогнозирование спроса на услуги АСП, определены места концентрации автомобилей, допустимые места дислокации предприятий автосервиса, проанализирована экологическая обстановка г. Набережные Челны, разработан показатель экологического воздействия предприятий на атмосферу.
В четвертой главе задача территориального размещения АСП для г. Набережные Челны реализуется в среде имитационного моделирования AnyLogic. Произведен оптимизационный эксперимент на модели, по результатам которого проанализированы различные варианты размещения предприятий автосервиса и выбран лучший план размещения.
В пятой главе рассчитан экономический эффект размещения предприятий автосервиса согласно оптимальному плану.
Проблемы российских автосервисных предприятий
Стихийный рост количества АСП привел к ряду серьезных проблем: 1. Экологические проблемы
Предприятия автомобильного сервиса являются серьезными загрязнителями окружающей среды [17, 18]. Согласно исследованиям, приведенным в работе [19], практически у каждого предприятия, оказывающего услуги по ремонту или техническому обслуживанию автомобилей, существуют нарушения в сфере экологии.
По данным выборочных исследований АСП центральной России всего 6% предприятий имеют договоры на вывоз отходов [20], 84% - работают без разрешения на выброс загрязняющих веществ в атмосферу [17]. Большинство АСП не имеют ни разработанного и утвержденного проекта размещения отходов на своей территории, ни разработанного и согласованного проекта выбросов загрязняющих веществ в атмосферу [17]. Системы канализации АСП не оснащены устройствами очистки сточных вод, в результате чего сточные воды загрязняются нефтепродуктами [21]. Также большинство функционирующих АСП не имеют систем оборотного водоснабжения [22].
Серьезную угрозу для окружающей среды представляют масляные фильтры, содержащие не только металл, бумагу и резину, но и отработанное масло (третий класс опасности), которые в основном выбрасываются предприятиями автосервиса без утилизации. Согласно расчетам, ежегодно из отработанных фильтров в почву попадает 50-60 тыс. тонн отработанного масла [23].
Ежегодно в России выбывает из строя 8 млн. аккумуляторов. По имеющимся данным [24], уровень заготовки аккумуляторного лома предприятиями автосервиса в России составляет менее 20 процентов (в развитых странах 88-97%). Это означает, что в атмосферу вместе с отходами и сбросами АСП в России ежегодно попадает более 60 тысяч тонн свинца и 7 млн. л электролита.
Вблизи АСП и на границах их санитарно-защитных зон наблюдается систематическое превышение ПДК оксидов азота, оксида углерода и пыли, вследствие скопления на АСП и прилегающих к ним территориях автотранспортных средств [25].
В числе распространенных нарушений можно выделить нарушение АСП правил содержания зеленых насаждений, а также нередки случаи их повреждения и уничтожения. Значительное число СТО не имеет собственных площадок для парковки и стоянки автотранспорта, поэтому клиенты вынуждены заезжать на газоны. А если по балансу БТИ территория не заасфальтирована и не закрыта различными сооружениями, то она считается озелененной, несмотря на то, что АТС через какое-то время превратили её в слой грунта [17].
В России экологические требования выдвигаются как на федеральном, так и на региональном уровне, но их соблюдение затруднено, так как законодательство разных уровней зачастую противоречит друг другу, единые экологические требования фактически отсутствуют [26]. 2. Кадровые проблемы
Уровень качества обслуживания автомобилей напрямую зависит от квалификации работников АСП. Отсутствие квалифицированных кадров — одна из острейших проблем российской автосервисной отрасли.
В развитых странах обучением персонала для ремонта своих автомобилей занимается сам производитель. Он создает учебные центры для сотрудников своих дилерских предприятий, на которых мастера проходят как начальное обучение, так и повышение квалификации. В России такая система только начинает внедряться [27]. Безусловно, часть крупных АСП, заинтересованных в качественном сервисном обслуживании клиентов, располагает высококвалифицированными специалистами, которые регулярно проходят обучение в компаниях-производителях, доверивших им право представлять свои интересы на российском рынке [28]. Однако на большей части АСП, в особенности неавторизованных, персонал не сертифицирован, что не позволяет судить об их квалификации. Кроме того, на предприятиях автомобильного сервиса существует проблема высокой текучести кадров [29].
Кадровые проблемы автосервисной отрасли связывают с тем, что на сегодняшний день практически отсутствует какая-либо законодательная база, предъявляющая требования к уровню квалификации персонала [30]. Кроме того, и образовательные учреждения сталкиваются с определенными проблемами. Образование по своей сути достаточно консервативно и не может мгновенно реагировать на все достижения технического прогресса в отрасли. Кроме того, ввиду значительной ресурсоемкости отрасли, многим техническим ВУЗам все труднее становится вести обучение в соответствии с достижениями технического прогресса. Многие фундаментальные дисциплины преподаются на основе устаревших образцов техники, которые уже редко встречаются на рынке, а изучение конструкции деталей современных автомобилей занимает незначительную часть учебных программ [27]. Единственный путь решения проблемы - сотрудничество учебных заведений, автодилеров и производителей как АТС, так и оборудования для их ремонта. Для этого необходимо организовать проведение лабораторных и практических занятий, а также прохождение производственных практик на авторизованных дилерских станциях, где студенты смогут получить практические навыки не только по обслуживанию АТС, но и по работе на современном, рекомендованном автопроизводителями оборудовании [31].
Экологическая безопасность автосервисных предприятий
Современная природоохранная деятельность на АСП требует создания на предприятии системы экологического менеджмента (СЭМ). СЭМ - это современный подход к учету приоритетов охраны окружающей среды при планировании и осуществлении деятельности организации, неотъемлемая составная часть современной системы управления ею. Несмотря на определенные препятствия, СЭМ уже получили распространение в России, в первую очередь — из-за связанных с ними значительных преимуществ для всех заинтересованных сторон. Выделим ряд принципиальных различий между традиционным экологическим управлением (главным образом, направленным на соответствие экологическому законодательству) и экологическим менеджментом, определяющих новизну и особенности последнего (табл. 2.1). Мотивацией создания на предприятиях автосервиса СЭМ может быть следующее: экологическая деятельность начинает соответствовать основным целям руководства предприятия; систематически снижаются производственные и эксплуатационные расходы, образуется меньше отходов, теряется меньше энергии и ресурсов, уменьшаются издержки, связанные с воздействием предприятия на окружающую среду; повышается конкурентоспособность предприятия; предприятию легче выполнять требования природоохранительного законодательства; банки охотнее инвестируют средства в предприятия с хорошо функционирующей системой экологического менеджмента; ряд клиентов предпочитает иметь дело с предприятиями, в которых функционирует система экологического менеджмента; создается более благоприятный имидж предприятия среди населения и общественности; используются дополнительные возможности предотвращения развития чрезвычайных экологических ситуаций и аварий на предприятии, которые могут привести к существенному загрязнению окружающей среды, финансовым потерям и банкротству. Препятствием для внедрения системы экологического менеджмента на АСП может являться наличие у руководителей ряда устойчивых стереотипов: 1. «Экологический менеджмент и экологическое управление — это одно и то же». 2. «Экологический менеджмент — разовая акция, кратковременная деятельность». 3. «Деятельность по экологическому менеджменту носит второстепенный, вспомогательный характер по сравнению с экономическими проблемами предприятия». 4. «Внедрение системы менеджмента слишком сложно, трудоемко, требует очень больших затрат и невозможно на малых и средних предприятиях». 5. «Экологический менеджмент невозможен на «грязных предприятиях». 6. «Деятельность по экологическому менеджменту неактуальна для России, поскольку есть масса более насущных практических задач». Для преодоления данных стереотипов можно привести следующие контраргументы соответственно: 1. Термин «экологический менеджмент» необходимо использовать, чтобы подчеркнуть качественное различие между административно-командным управлением и менеджментом, как новым подходом к экологическому регулированию. 2. Экологический менеджмент — это деятельность, которая, начавшись на предприятии, будет существовать вместе с ним столько, сколько существует само предприятие. При этом деятельность в области экологического менеджмента должна развиваться и последовательно улучшаться. 3. Экологический менеджмент — это часть системы общего менеджмента и, следовательно, это один из главных приоритетов в общей системе приоритетов предприятия. 4. Деятельность в данном направлении можно начинать с решения небольших, достижимых задач, постепенно развивая и усложняя ее во времени.
При этом затраты в масштабах предприятия могут быть небольшими. Также появляются различные дополнительные прямые и косвенные экономические выгоды и преимущества. 5. На «грязных предприятиях» гораздо больше возможностей добиться значимых результатов при внедрении системы экологического менеджмента. 6. Если сегодня не взяться за эту проблему, не прилагать систематических усилий для развития экологического менеджмента, впоследствии это приведет к слишком большим потерям и упущенным возможностям. Например, рано или поздно российские предприятия столкнутся с серьезными ограничениями на международных инвестиционных и финансовых рынках, связанных с отставанием в сфере экологического менеджмента. Примеру международных институтов могут последовать и отечественные, что может привести к существенному снижению финансирования предприятий автосервиса.
Прогнозирование спроса на продукцию автосервисной сети
Прогнозированию спроса на автосервисные услуги посвящено множество исследований [39, 41, 60, 61, 63, 64]. Однако применение большинства существующих методов, методик и моделей затруднено в силу практической невозможности получения ряда параметров для расчета спроса вследствие отсутствия достоверной информации, необходимой для этих целей. Поэтому за основу необходимо взять модель, качество которой заключается не только в адекватности и достоверности полученных результатов, но и в возможности поиска значений параметров модели, необходимых для расчета спроса. Основываясь на вышесказанном, при расчете и прогнозировании спроса будем использовать результаты исследований Мудунова А.С., Егоровой Н.Е., Карасева Е.Н., Кузнецова Е.С.
Непосредственное влияние на спрос оказывают следующие факторы: количество АТС, видо-возрастная структура автопарка, процент автомобилей, обслуживающихся на автосервисных предприятиях, от их общего числа, [105]. Существует также ряд других, косвенных, факторов, влияющих опосредованно через факторы, указанные выше. Парк легковых автомобилей условно разобьем на шесть подгрупп (рис. 3.2).
Таким образом, для расчета спроса необходимо определить количество АТС каждой подгруппы.
Согласно официальной статистике, на территории г. Набережные Челны (Новый Город) на 1 января 2009 года зарегистрировано 52 947 легковых автомобилей. При этом количество отечественных АТС — 37 470, иномарок — 15 477, автомобилей, срок эксплуатации которых не превышает 5 лет - 11 177 автомобилей, 5-10 лет - 16 381, превышает 10 лет - 25 389. Данные представим в табл. 3.3.
Таким образом, среднее количество обращений за / -ый месяц j -го вида АТС (отечественный автомобиль или иномарка) рассчитывается по формуле: (OJ-NJ — количество обращений на СТО всех автомобилей j -го вида соответствующей возрастной группы.
Подавляющее количество легковых автотранспортных средств в крупных городах хранится на открытых охраняемых стоянках, в гаражных кооперативах и придомовых территориях (дворах). Поэтому при разработке модели под местом дислокации автомобилей и, соответственно, местом возникновения спроса (автомобилей, нуждающихся в ТО и Р) будем считать стоянки, гаражи и группы домов. Количество автомобилей, хранящихся на стоянках и в гаражах можно определить эмпирическим путем, оставшаяся часть парка рассчитывается исходя из вместимости придомовых территорий [94].
Процесс моделирования следует начинать с определения допустимых мест дислокации АСП. При этом нужно учитывать то, что запрещается размещать АСП на особо охраняемых территориях и объектах, включая охранные зоны, земли природоохранного, рекреационного, историко-культурного (памятники садово-паркового искусства и т.д.) назначения, ближе 50 м к жилым домам, учебным и лечебным постройкам [46]. Помимо этого необходимо произвести экологический анализ территории, определить места наибольшей концентрации загрязняющих веществ. В этих местах располагать предприятия автосервиса также нежелательно, поскольку дополнительные источники загрязнения будут крайне негативно отражаться на состоянии ОС и здоровье человека [107]. В этой связи, размеры (количество постов) автосервисных предприятий должны быть такими, чтобы свести к минимуму степень негативного воздействия на ОС. С другой стороны, следует иметь в виду, что для минимизации затрат клиентов и негативного воздействия на ОС во время доставки АТС на АСП, они должны располагаться как можно ближе к источникам возникновения спроса (жилым домам, стоянкам и гаражам), но при этом их расположение не должно противоречить действующему законодательству и нормативным документам. Кроме того, размеры АСП должны быть достаточными, чтобы свести к минимуму длину очереди на обслуживание и минимизировать затраты владельцев АТС на ожидание обслуживания [108, 109].
В связи с тем, что основные стационарные источники загрязнения ОС г. Набережные Челны находятся за пределами города или на его границах, больший вклад в загрязнение окружающей среды города вносит автомобильный транспорт. Это подтверждается и государственной статистикой [39]. Поэтому для экологического анализа территории города и определения мест наибольшей концентрации загрязняющих веществ в рамках диссертационной работы проводились расчеты выбросов автотранспорта на основе известных методик [ПО, 111, 112]. Для этого производился расчет интенсивности движения в течение года на основе натурных обследований структуры и интенсивности движущегося автотранспортного потока на основных магистралях г. Набережные Челны. Результаты натурных обследований представлены в приложении П.
На основе полученных данных по интенсивности произведен расчет выбросов автотранспорта. С помощью программного продукта УПРЗА Эколог 3.0 фирмы «Интеграл» были получены карты рассеивания для следующих загрязняющих веществ: СО, NOx (в пересчете на N02), углеводородов, сажи, SCb, формальдегида, бенз(а)пирена (рис. 3.4, 3.5) [113].
Реализация компьютерного эксперимента на модели
С целью повышения эффективности эксперимента при минимальных затратах материальных средств и времени необходимо разработать план эксперимента. Согласно теории планирования эксперимента выделяют активный и пассивный эксперименты [85]. Активный эксперимент позволяет быстрее и эффективнее решать задачи исследования, но более сложен, требует больших материальных затрат и может помешать нормальному ходу технологического процесса. Иногда отсутствует возможность проведения активного эксперимента. Тем не менее, учитывая его преимущества, предпочтение было отдано активному эксперименту. Активный эксперимент проводился методом полного факторного эксперимента типа 2 [127]. Матрица планирования полного факторного эксперимента, в которой используются кодированные значения факторов: +1 и -1, приведена в табл. 4.1. Полный факторный эксперимент проводился для каждого q-vo плана территориального размещения АСП, для которого определялось число факторов кч эксперимента. Таким образом, общее число итераций при таком подходе находится по формуле: N = 2Ч, где Р — число предприятий автосервиса последнего плана размещения (максимально возможное количество АСП). Для того, чтобы снизить число N, необходимо в каждый последующий план добавлять не одно предприятие, а совокупность предприятий. Местоположение и количество добавляемых предприятий определяется согласно карте рассеивания загрязняющих веществ (рис. 3.4, 3.7) с шагом 0,1 отношения концентрации загрязняющих веществ к предельно допустимой концентрации.
При таких допущениях точность результатов снижается на 0,1, но, в то же время, существенно сокращается число итераций. 4.2.2.Создание планов территориального размещения АСП Как было отмечено ранее, размещение предприятий автосервиса в модели осуществлялось сериями в зонах наименьшей концентрации загрязняющих веществ. Согласно рис. 3.4 и 3.7, учитывая допустимые места дислокации АСП и карты рассеивания, зоны минимальных концентраций соответствуют значениям отношения концентрации загрязняющих веществ к предельно допустимой Таким образом, необходимо рассмотреть 4 плана размещения предприятий автосервиса и с помощью имитационной модели произвести оптимизационный эксперимент для нахождения оптимального числа постов на каждом АСП с целью определения баланса между загрузкой постов и временем нахождения заявок в системе. По итогам реализации эксперимента для каждого плана, необходимо построить карты рассеивания ЗВ с учетом воздействия от предприятий автосервиса.
Планы, на которых будет наблюдаться превышение ПДК в зонах работы АСП, необходимо исключить из рассмотрения. После этого выбирается тот план размещения, целевая функция для которого примет наименьшее значение. 4.2.3.Проведение оптимизационного компьютерного эксперимента Компьютерный эксперимент также был реализован в системе AnyLogic. В качестве метода оптимизации использовался встроенный оптимизатор OptQuest [128], разработанный на основе метаэвристик рассеянного поиска и поиска «табу» [124, 129]. Комбинируя эвристики, нейронные сети и математическую оптимизацию, OptQuest позволяет находить значения параметров модели, соответствующие оптимуму целевой функции. С целью снижения времени оптимизации на втором и последующих планах использовался агрессивный метод OptQuest нахождения оптимальных параметров, что позволило ускорить исследование области поиска [130]. Продолжительность эксперимента — 365 дней. Один день соответствует одной единице модельного времени. Принятое в модели время работы предприятий автосервиса - с 8 до 18 . График реализации оптимизационного эксперимента первого плана размещения АСП представлен на рис. 4.9, где ось абсцисс - номер эксперимента, ось ординат — минимальное значение целевой функции. Значения целевой функции в процессе оптимизационного эксперимента для первого плана размещения Целевая функция достигает минимума на одиннадцатой итерации. При этом значения параметров (количество постов обслуживания на АСП) следующие [131]
