Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор современных методов работы портовых перегрузочных комплексов 8-21
1.1. Эволюция методов обработки судов в портах 8
1.2. Место новой техники в изменении пропускной способности порта 12
1.3. Совершенствование эксплуатации ресурсов порта 19
2. Перспективы эксплуатации мобильных кранов в портах СНГ и Балтии и определение параметров кранов 22-48
2.1. Предпосылки внедрения мобильной техники в портах 22
2.2. Оценка возможностей мобильной техники для интенсификации работы порта 26
2.3. Рынок мобильных кранов 29
2.4. Выбор параметров силовой установки мобильного крана 36
2.5. Нагрузки на причал, вызываемые мобильными кранами 39
2.6. Габариты и ходовая система мобильных кранов 44
3. Обеспечение стабильности и эффективности функционирования причала на базе научного управления его материальными ресурса ми 49-62
3.1. Теория запасов - инструмент рационального хозяйствования 49
3.2. Исходные положения моделирования управления ресурсами причала 55
4. Применение тории запасов для оптимизации выполнения основ ных функций причала 63-100
4.1. Принципы обоснования выбора типа модели 63
4.2. Формализация модели как системы массового обслуживания 76
4.3. Модель СМО для определения оптимального числа портальных кранов 81
4.4. Модель СМО для определения оптимального числа контейне-ромест при складировании 94
5. Практический опыт эксплуатации мобильных кранов в ОАО «НМТП» 101-109
5.1. Эксплуатация мобильных кранов в ОАО «НМТП» 101
5.2. Анализ эксплуатации мобильной техники по опыту работы в потру Новороссийск 103
5.3. Экономические результаты деятельности мобильной техники в потру Новороссийск 107
Заключение 109
Список литературы
- Место новой техники в изменении пропускной способности порта
- Оценка возможностей мобильной техники для интенсификации работы порта
- Исходные положения моделирования управления ресурсами причала
- Формализация модели как системы массового обслуживания
Введение к работе
Последнее десятилетие в портовой индустрии стран СНГ и Балтии было во многом переломным. В эти годы произошли коренные перемены в грузопотоках, обрабатываемых портами бывшего СССР, кардинально изменились отношения портов с клиентурой, государственными органами, между собой. Созданные экономическими реформами новые условия и возможности послужили серьезным толчком к активному поиску портами принципиально новых путей развития и внедрения более эффективных технологий обработки грузов. Использование мобильных кранов особенно во взаимодействии с портальными создает систему с гибким ресурсом способным оказаться на «узком» фронте работ. Режим подачи судов и вагонов носит вероятностное значение, определяющее возможность возникновения таких «узких» мест по всему технологическому полю фронтальных и складских работ. Это обстоятельство приводит к необходимости создания существенных резервов пропускной способности портов. Проблемы инвестирования не позволяют обеспечить эти резервы, кроме того платы за основные фонды, необходимость рационального хозяйствования и создания конкурентоспособности минимальными затратами определяет необходимость создания ресурсосберегающих технологий. Одним из наиболее заметных новшеств за последние годы, в частности, в работе российских портов стало использование мобильных кранов, оказывающих существенное влияние на грузовую обработку флота и работу складов.
До середины 90-ых годов в морских портах бывшего СССР для выполнения грузовых работ использовались почти исключительно рельсовые портальные краны. Однако, после распада Советского Союза условия
снабжения морских портов крановым оборудованием претерпели серьезные изменения. С одной стороны, прекратились государственные поставки перегрузочной техники, с другой стороны, спрос со стороны клиентуры требовал от портов использования новых, более гибких технологических схем грузопереработки. В этих условиях целый ряд портов обратился к использованию мобильных кранов как одному из перспективных направлений в мировой практике портовой эксплуатации. Причины такого выбора, условия работы мобильных кранов, а также перспективы дальнейшего использования этого вида оборудования в свете опыта ОАО «НМТП» рассмотрены в настоящей работе.
Работа направлена на изучение и оптимизацию новых технологических средств - мобильных кранов, обоснование их привлечения для создания ресурсосберегающей системы стационарных и мобильных кранов, оптимизацию складского контейнерного хозяйства, рассмотрение системы фронтальных и складских работ для рационального использования мобильного ресурса технологической системы.
Против мобильных кранов работает твердо укоренившаяся привычка иметь «лес» портальных кранов или хотя бы «рощу» в каждом порту - ведь для их обслуживания уже имеется сложившаяся ремонтная база, отработанная система профилактических мероприятий, подготовлены высококвалифицированные кадры. Безусловно, мобильные краны и на настоящий момент остаются новинкой в морских портах бывшего СССР. Несмотря на то, что целый ряд важнейших технических характеристик у мобильных кранов лучше, чем у кранов портальных, в портах до сих пор действует определенное предубеждение
по отношению к ним. Целесообразность использования мобильных кранов должна получить научно обоснованные принципы их встраивания в портовые грузовые технологии. Портовые технологии грузовой обработки должны быть подчинены рациональному использованию ресурсов с минимальным простое основных фондов в «холодном» резерве, с уровнем обоснованной технологической гибкостью для освоения расширенной номенклатуры грузов, возможность обработки судов разных типов, без излишнего удорожания причала несущего эксплуатационные нагрузки.
Цель работы не противопоставить новую и старую технику, а найти их рациональное совместное использование. Нет необходимости революционной замены техники, эволюция портовых грузовых работ в их рациональном совместном использовании.
Благодаря выработанным за прошедшие годы эксплуатации мероприятиям планового техобслуживания мобильных кранов, а также значительно выросшим навыкам оперативного персонала, выходы кранов из эксплуатации в настоящее время сведены к минимуму. Помимо этого в ОАО «НМТП» на основе инженерно-эксплуатационных расчетов были определены маршруты перемещения мобильных кранов по территории порта, а также рабочие площадки для кранов. Это позволяет в настоящее время использовать мобильные краны практически на всех открытых площадках, а также на большинстве причалов порта в качестве мобильного ресурса в технологии грузовых работ.
На сегодняшний день эксплуатационная надежность работы и целесообразность приобретения мобильных кранов может и должна оцениваться только по совокупности технических и экономических, а
также эксплуатационных требований, которые будут предъявляться портами-покупателями фирмам-изготовителям в строгой привязке к конкретным условиям каждого порта в отдельности.
Итак, актуальность данной темы обусловлена следующими причинами:
Структурное и объемное изменение грузопотоков, с которыми столкнулись порты в последнее десятилетие.
Устаревание перегрузочной техники и необходимость определения целесообразности ее модернизации или приобретения кранов нового поколения.
Потребность портов в ресурсосберегающей технологии на основе рационального сочетания стационарной и мобильной техники.
Экономическая самостоятельность портов и возникновение конкурентных отношений между портами, определяющих необходимость внедрения новых технологий и оптимизации затрат. Целью данной работы является разработка новых эффективных методов
и технологий использования современной перегрузочной техники. В диссертационной работе решаются следующие задачи:
Анализ современных методов обработки судов в портах.
Определение оптимальных характеристик мобильных кранов.
Разработка ресурсосберегающей системы стационарных и мобильных кранов.
Разработка математической модели причала
Определение оптимального числа портальных кранов на причале
Определение оптимального числа контейнеромест и вооруженности склада.
Анализ опыта эксплуатации мобильных кранов в порту Новороссийск.
Место новой техники в изменении пропускной способности порта
Пропускная способность порта понятие более широкое, нежели только возможность выполнения грузовых операций; тем не менее, для практики достаточно представлять эту величину в виде грузооборота, который может быть переработан портом. При таком упрощенном подходе пропускная способность величина расчетная. Тот грузооборот, который уже переработан, является отражением пропускной способности и иногда, при неполном использовании ресурсов, довольно заниженной. Даже при высокоорганизованном процессе грузовых работ есть неиспользованные резервы. Их выявляют, используя новые технологические решения, совершенствуя организацию труда и управления портом.
Допускается ошибка, если пропускную способность порта определяют как алгебраическую сумму пропускных способностей причалов. Известно, что ресурсы порта ограничены и чем больше причалов занято в перегрузочном процессе (имеются объекты грузовых работ сверх нормы), тем показатель интенсивности работ на каждом объекте ниже нормативного из-за деконцентрации ресурсов.
Пропускная способность причала зависит от рода грузов, спе-циализации причала, числа и удобства расположения подъездных путей, типа и вместимости складов, конструктивных особенностей грузовых помещений обрабатываемых транспортных средств 3].
Наибольшее влияние на пропускнуюспособность оказывает число используемых при обработке механизированных линий. В зависимости от размеров причала, судна и подъемов груза определяют наибольшее число механизированных линий, которые можно использовать при обработке данного судна. Наименьшее число механизированных линий получают исходя из необходимости выполнения портом судо-часовых норм или нормы одновременного использования механизированных линий в соответствии с планом обработки судна в НПГРП (непрерывный план-график работы порта) Ц?5].
Проблемой порта остается необходимость наиболее эффективного использования пропускной способности, так как его загрузка (грузооборот) в течение навигационного периода имеет колеблющиеся характеристики. Грузооборот и пропускная способность, имея различное содержание, с разных сторон характеризуют возможности порта как параметры его производственного процесса Щ.
Различная интенсивность грузопотоков, относительно частая смена направлений, массы грузов и структуры грузооборота, определяют необходимость принудительного колебания пропускной способности с целью эффективного использования ресурсов. Основная задача при этом состоит в уменьшении величины изменяемых компонентов пропускной способности в периоды, спада объемов грузовых работ и, наоборот, в периоды наибольшей загрузки порта.
Принудительное изменение используемых ресурсов порта составляет основу его оперативной работы, состоящей в постоянном поиске либо резервов, либо объектов для приложения свободных ресурсов. Элементы материально-технической базы порта постоянны, поэтому регулирование пропускной способности осуществляется посредством изменения форм организации перегрузочных процессов и управлениями (выбор варианта работ, нацеленность на суммарный экономически эффект).
В прогнозах пропускной способности ориентируются на поступление в этот период. Характерны нижеследующие соотношения прогнозируемой пропускной способности и грузооборота.
Вариант первый (рис. 1,а): пропускная способность порта уменьшается, грузооборот увеличивается (при общем условии nnp Q). Это благоприятное условие встречного направления характеризуемых параметров: эффективность использования ресурсов порта повышается.
Оценка возможностей мобильной техники для интенсификации работы порта
В настоящее время на мировом рынке предлагаются мобильные краны с максимальной грузоподъемностью от 35 до 120 тонн и максимальным рабочим вылетом до 52 м.
Это обеспечивает на практике возможность погрузки-разгрузки судов всех размерений и выполнение складских работ с генеральными грузами, в том числе в пакетах и контейнерах, металлопрокатом, оборудованием и тяжеловесами, лесными, навалочными грузами и металлоломом.
Возможен вариант работы, когда порту нужно обработать тяжеловесные грузы на одном-двух причалах, а портальные краны соответствующей грузоподъемности в прикордонной зоне этих причалов отсутствуют. Данный вариант может быть реализован с помощью мобильных кранов. Аналогичная ситуация может возникнуть и в тылу. Эти проблемы могут складываться в порту и в период освоения новых причалов. В рыночных условиях, требующих от порта особой гибкости, целесообразно ориентироваться на совместное использование мобильных и рельсовых кранов. Принципиальная технология работы мобильного крана в прикордонної! зоне ориентирована на достижение наиболее высокой производительности обработки судна. Мобильный кран традиционно располагается на полосе вдоль причала, непосредственно у кордона. За полосой работы крана размещают проезд и грузовую полосу для автотранспорта или железнодорожные пути. Мобильные краны могут быть применены для погрузки-разгрузки судов совместно с рельсовыми портальными кранами без технологических ограничений при соблюдении следующих условий: На причалах без железнодорожных путей На торцевых причалах широких пирсов и молов и др. При размещении железнодорожных путей на причале за полосой, занимаемой портальными кранами.
В других случаях компоновки прикордонной зоны причалов при использовании мобильных кранов возникают затруднения с подачей-уборкой вагонов и непосредственно на причале, где работает мобильный кран, и на причалах, к которым подают вагоны через этот причал.
При работе мобильного крана вместе с портальными на причалах с железнодорожными путями, на полосе между опорами портальных кранов, вагоны устанавливают разрывами, достаточными для размещения мобильного крана, его проезда к месту установки и выезда. Для пропуска вагонов на соседний причал мобильный кран должен выехать на дорогу за портальными кранами. Технология работы мобильного крана вместе с рельсовыми портальными кранами в тыловой зоне пере грузочного комплекса аналогична (см. рис. 4, табл. 2.1.) &?1Г337Г35ДС36 573. - через запятую указана грузоподъемность мобильного крана в режиме работы с тяжеловесными грузами.
Тем не менее мобильные краны нецелесообразно использовать в стесненных условиях при высокой степени загрузки открытых складских площадей.
На настоящий момент на мировом рынке известны несколько крупнейших конкурирующих между собой производителей портовых мобильных кранов. Это «Mannesmann Dematic Gottwald AG», Дюссельдорф Германия, «Liebhher-Werk Nenzig MBH», Австрия, «Reggiane SPA», Италия и «Nelcon BV», Нидерланды. Ежегодно в мире продается до 100 единиц мобильных кранов [/О].
В последние годы отмечался стабильный рост спроса на мобильные краны, что во многом было обусловлено процессом разукрупнения и приватизации в мировой портовой индустрии. Как отмечалось выше, мобильные краны представляют собой одно из лучших технологических решений для сравнительно небольших портовых терминалов, а также для портов с широкой специализацией обрабатываемых грузопотоков.
Исходные положения моделирования управления ресурсами причала
Применение научных методов в практической деятельности основано, прежде всего, на отслеживании факторов, оказывающих воздействие на течение хозяйственного процесса, анализе причин отрицательных явлений и отыскании путей их устранения, а также на выявление возможностей усиления положительных тенденций.
Целевой направленностью любого хозяйственного предприятия является стабильность выполнения договорных обязательств при эффективном использовании производственных ресурсов. Очевидно, что при стохастическом характере многих хозяйственных процессов чем больше задействовано ресурсов, тем выше устойчивость работы системы, т.е. тем полнее удовлетворяются потребности клиентуры. Однако безусловное следование этому принципу влечет избыточность производственных мощностей, т.е. простой.
Естественно возникает вопрос о разумном балансе интересов между предприятием (в данном случае причалом) и клиентурой.
Способы разрешения поставленного вопроса диктуются конкретными условиями практики. Например, если в качестве целевой задачи предприятия выделяется операция складирования, то, не вдаваясь в подробности такой модели, следует отметить, что баланс интересов сторон может выразиться так называемой «вилкой» значений с достаточно большим разбросом, причем расчетная величина емкости склада устанавливается исходя из соображений целесообразности. При таком подходе, осуществляя выбор рационального значения емкости и придерживаясь перестраховочной политики, пользователь может сделать уступку в адрес клиентуры и тем самым несколько завысить искомую величину. Основанием для этого является возможность реализовать излишки складских площадей.
В данном диссертационном исследовании объектом изысканий, прежде всего, является обеспечение эффективности выполнения главной функции причала-перевалки грузов, что непосредственно связано с определением оптимального числа портальных кранов в системе мобильной - стационарной техники. В этой ситуации избыток производственных мощностей реализовать практически невозможно. Поэтому понятие «баланс интересов сторон» для данной практической задачи представляется целесообразным выражать с позиции выгоды предприятия (причала) при учете интересов клиентуры.
Причал должен иметь широкую гамму пропускных способностей, так как прибывающий флот разнообразен, имеет различные рейсовые задания, и иногда нет необходимости «штурмовать» грузовую обработку судна, что стоит достаточно дорого (чем выше надежность отдельного крана, тем меньше ресурсы необходимо привлекать на причал).
Резерв пропускной способности, необходимый для высокой готовности и конкурентоспособности порта, до настоящего времени создавался дополнительными единицами перегрузочной техники, создающими «холодный» резерв на причальных и тыловых грузовых фронтах и снижающими время ожидания резерва, создаваемого мобильными кранами. При этом сокращается «холодный» резерв стационарной техники в каждой грузовой зоне, возрастает готовность и конкурентоспособность порта, снижаются общие затраты на механ-овооруженность, возрастает пропускная способность и прибыльность порта (см. рис. 3.1).
В то же время функция складирования расценивается как подчиненная по отношению к основной функции перевалки груза, что непосредственно связано с определением оптимального числа портальных кранов.
Формализация модели как системы массового обслуживания
Следуя изложенным выше принципам, первым шагом является определение организационной структуры модели. Содержание поставленной задачи состоит в отыскании оптимального необходимого объема (а также и состава)производственных мощностей (кранов), гарантирующего успешное устойчивое функционирования системы двух составляющих - причального и тылового фронтов .
В качестве искомой величины задачи выступает число кранов и их качество. С формальной точки зрения, это число должно принимать только целочисленные значения. Однако целое число кранов может оказаться либо завышенным, либо заниженным для истинных нужд производства. Из этого вытекает нерациональность применения многоканальной модели, изначально на первом этапе предполагающей целое число кранов одинакового качества. На втором этапе рассматривается введение мобильного крана определяющего новое качество крана и системы кранов.
Ограничение на число мест в очереди также не уместно, поскольку по существу вопроса отказов в обслуживании быть не должно.
Таким образом, к рассмотрению предлагается одноканальная СМО с неограниченной очередью2.
Под потоком заявок будем принимать поток поступающих производственных мощностей (с интенсивностью X), который «обслуживается» потоком поступающих контейнеров (с интенсивностью //). Такая нетрадиционная трактовка позволяет найти резерв мощностей («страховой» запас в терминах теории запасов), обеспечивающий стабильную работу системы.
Обратимся к свойствам потоков. Поток поступления заявок (производственных мощностей) по самой природе производственного процесса стационарен; в нем отсутствует последействие, т.к. краны приступают к работе независимо друг от друга в случайные моменты времени. Ординарность потока не столь безусловна и нуждается в определенных рассуждениях. Действительно, если и потребуют обслуживания две или более еди ницы производственных мощностей, то эти заявки могут быть пусть «искусственно», но разнесены во времени без особого ущерба для вычислительной схемы модели, хотя бы в силу того, что, как уже упоминалось, транспортный процесс характеризуется «редкими явлениями».
Поскольку задача решается в ограниченных временных рамках применительно к каждому месяцу года, поток обслуживания (поступление контейнеров) очевидно стационарен. Ординарность его обусловлена соображениями, аналогичными вышеприведенным. Влияние последействия (если оно есть) в наиболее распространенной ситуации в суперпозиции контейнеропотоков, следующих по разным направлениям и на разных видах транспорта, нивелируется, тем самым, приближая суммарный поток к простейшему (с тем большей точностью, чем больше число составляющих складывается).
Однако, в частности, в некоторых обстоятельствах последействие существенно отличает поток от простейшего. Это относится, например, к прохождению через причал контейнеров одной или немногим более линий, работающих по строгому расписанию и использующих суда, близкие по контейнеровместимости.
