Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние проблемы переработки тарно штучных грузов 7
1.1 Виды грузов, объёмы и направления перевозок (на примере Республики Узбекистан) 7
1.2 Анализ технологии перегрузки тарно-штучных грузов 14
1.3 Существующие способы исследования и формирования цепей поставок 23
1.4 Сравнение вариантов доставки тарно-штучных грузов с использованием транспортных пакетов и поштучно 29
1.5 Задачи и методы исследования 42
Выводы по главе 1 44
Глава 2. Исследование закономерностей изменения параметров перевалочных складов и их влияния на формирование цепей поставок 45
2.1 Перевалочный склад тарно-штучных грузов как системный объект цепи поставок. 45
2.2 Параметрическое описание перевалочных складов в цепях поставок 52
2.3 Исследование взаимозависимости параметров тарно-штучных грузов 55
2.4 Определение наиболее рациональных значений параметров погрузочно-разгрузочного участка тарно-штучных грузов 60
Выводы по главе 2 73
Глава 3. Математическое моделирование перегрузки тарно-штучных грузов на железнодорожном транспорте 75
3.1 Прогнозирование грузопотоков тарно-штучных грузов с помощью моделей кривых роста 75
3.2 Математические модели перегрузки тарно-штучных грузов 80
3.3 Модель состояния участков перевалочных складов на основе Марковских цепей 85
3.4 Математическая модель перемещения погрузчика в зоне хранения перевалочных складов 91 Выводы по главе 3 98
Глава 4. Методика выбора наиболее рациональной технологии переработки тарно-штучных грузов и ее использование 100
4.1 Общие методические положения по оценки эффективности проектов и мероприятий 100
4.2 Оценка эффективности организации системы пакетных перевозок 101
4.3 Сравнение вариантов затрат на перегрузку тарно-штучных грузов из крытых вагонов на перевалочный склад 111
4.4 Сравнение вариантов затрат на перегрузку тарно-штучных грузов в контейнер 117
4.5 Методика выбора вариантов размещения проходов и стеллажей 123
Выводы по главе 4 131
Заключение 132
Библиографический список
- Существующие способы исследования и формирования цепей поставок
- Параметрическое описание перевалочных складов в цепях поставок
- Математические модели перегрузки тарно-штучных грузов
- Сравнение вариантов затрат на перегрузку тарно-штучных грузов из крытых вагонов на перевалочный склад
Существующие способы исследования и формирования цепей поставок
Вопросами технологии перегрузки тарно-штучных грузов прямо или косвенно занимались ученные и специалисты железнодорожного транспорта: Г. Н. Алиев [11], А. С. Балалаев [17, 18], Н. П. Берлин [21, 22, 23, 24], В. А Болотин [27, 28, 30], И. П. Владимирская [34], Г. П. Гриневич [41, 42], А. Т. Дерибас [46], С. М. Джумабаев [48], К. А. Журабоев [55], П. А. Козлов [70], Ж. Р. Кобулов [72], Н. Н. Ибрагимов [58], Ю. В. Коровяковская [75, 76, 77], П. В. Куренков [86], О. Б. Маликов [56, 95, 96, 98], А. М. Островский [118], А. К. Пашков [121, 122], В. В. Повороженко [126], С. М. Резер [133, 134], Э. И. Ридель [135, 136], Т. Г. Сергеева [141], А. А. Смехов [142, 143, 145], Э. Т. Туйчиев [154], В. А. Шаров [163], И. В. Штефко [120], Н. Г. Янковская [166, 167] и др. [8, 15, 20, 36, 39, 40, 57, 60, 71, 73, 74, 83, 88, 92, 105, 107, 110, 130, 138, 149, 151, 153, 155, 164].
Существенное влияние на технологию перегрузки тарно-штучных грузов на перевалочные склады оказывают условия доставки грузов. Большую часть перевозок тарно-штучных грузов в стране осуществляется отдельными местами, что значительно усложняют механизацию погрузочно-разгрузочных работ и требуют больших затрат ручного труда [65, 67].
В научных источниках часто встречается словосочетание технология перегрузки, но конкретное определение встречается крайне редко. В философском словаре даётся такое понятие: «технология представляет собой сложную развивающеюся систему производственных операций и процессов, ресурсных источников, управления, финансирования и взаимодействия с другими технологиями» [160]. В большом толковом словаре «Collins» раскрывается понятие так: «Технология – это практическое применение знания и использование методов в производственной деятельности» [47]. В толковом словаре русского языка С. И. Ожегов, Н. Ю. Шведова трактуют: «технология – это совокупность производственных методов и процессов в определенной отрасли производства, а также научное описание способов производства».
В последние годы существенный вклад в развитие вопросов крепления и размещения тарно-штучных грузов внесен ПГУПСом, под руководством проф. В. А. Болотина [27, 28, 30]. Классифицированы транспортные пакеты в зависимости от жесткости пакета, способа передачи нагрузки и способов крепления транспортных пакетов в крытых вагонах [166]. Специалистами ПГУПС также классифицированы способы и средства крепления тарно-штучных грузов в крупнотоннажных контейнерах [11].
Формирование штабеля тарно-штучных грузов происходит от торцевой части к просвету дверного проёма, а затем – в зоне междверного пространства (разгрузка производится в обратной последовательности), как показано на рисунке 1.9. I9 8 7
С целью облегчения труда грузчиков при транспортировании груза к месту укладки штабеля внутри вагона следует использовать электропогрузчики, конвейеры, а также простейшие механизмы (вилочные тележки и т.д.). Одновременно в торцевых частях крытого вагона могут работать две бригады грузчиков и две вилочных тележки. Укладка каждого грузового места производится поярусно либо уступообразно. Уступообразное формирование штабеля рекомендуется как на рисунке 1.10.
Вплотную к зоне А укладывается часть вагонного штабеля в зоне B ширина, которая должна быть не менее 0,7 метров, а высота должна обеспечивать нормальную работу грузчиков. В зоне C из тарно-штучных грузов укладываются ступени шириной не менее 0,3 метра, а также высотой не менее 0,3 метра. По этим ступеням грузчики поднимаются на поверхность груза в зоне B и поярусно формируют вертикальный ряд в зоне A. В зависимости от рода тарно-штучного груза, вида тары, а также упаковки, допускается укладка вагонного штабеля другим способом.
Первый вертикальный ряд устанавливается вдоль торцевой стены вагона – зона А. Последовательно укладывается от боковой стены к другой вплотную друг к другу на высоту H, величина которой приводится в таблице 1.3.
Тарно-штучные грузы достаточно эффективно перевозятся в транспортных пакетах. Однако на практике пакетные перевозки грузов применяют не всегда. Это связано с их определёнными недостатками, в ряде случаев решающими для того, чтобы предприятия с учётом своей специфики отказывались от пакетных перевозок [61, 65, 96].
Пакетные перевозки грузов – это перевозки укрупненными грузовыми транспортными единицами [98]. Транспортный пакет – укрупненная грузовая транспортная единица, сформированная из нескольких отдельных грузовых мест штучных грузов с применением средств пакетирования и перемещаемая как единое целое [98].
К средствам пакетирования относятся: поддоны, проволока, стропы многооборотные, листы и профили, сетка, пленка полиэтиленовая и термоусадочная.
Поддоны занимают полезный объем транспортных средств и поэтому без поддонов в вагон или контейнер можно загрузить больше грузов. При собственной высоте плоского поддона 150 мм и полезной высоте внутреннего пространства вагона 2800 мм, применение поддонов приводит к снижению коэффициента заполнения вагона: при установке грузов в 2 яруса по высоте на:
Сокращение ручного труда при погрузочно-разгрузочных работах требует применения различных средств пакетирования грузов и подъемно-транспортных машин, для приобретения которых расходуются дополнительные денежные средства. Поэтому в каждом конкретном случае требуется выполнять расчёты технико-экономического обоснования вариантов.
Пакетированные грузы на поддонах перевозят в следующих типах подвижного состава: в крытых вагонах; крытых автомобилях-автофургонах; средне и крупнотоннажных контейнерах.
Параметрическое описание перевалочных складов в цепях поставок
Понятие «система» часто употребляется в различных областях науки, техники, экономики, а также в быту, при различных жизненных обстоятельствах. Оно подразумевает хорошо организованный и эффективно действующий объект, процесс или явление. Однако, это бытовое, повседневное понимание «системы».
В действительности системный анализ основывается на понятиях, терминологии и методологии Общей кибернетической теории систем (ОКТС). Эта теория является современным эффективным общенаучным методом анализа и создания сложных вероятностных технико-экономических систем.
Поэтому она применена в этой работе для анализа системы перегрузки тарно-штучных грузов.
В современном обществе системные представления уже достигли такого уровня, что мысль полезности системного подхода к решению многих проблем является общепринятой. Впервые исследование перегрузки перевалочных складов как системного объекта было предложено профессором О. Б. Маликовым [56, 95, 97, 99, 101, 102], в дальнейшем эти исследования нашли отражение в работах В. В. Дыбской [50, 51, 52], А. А. Смехова [142, 143, 145, 146].
Множество работ посвящено исследованию складов [1, 6, 18, 25, 29, 37, 38, 45, 68, 75, 77, 79, 86, 104, 115, 122, 123, 124, 139, 151], но, вместе с тем, недостаточно раскрыт вопрос о месте, роли и значении перевалочных складов в ЦП.
Склады в ЦП бывают разного типа и назначения, часть из них – это перевалочные склады на магистральном транспорте, а другие – склады промышленных и торговых предприятий [98].
Перевалочные склады создаются в пунктах взаимодействия различных видов транспорта и служат для преобразования грузопотока и перегрузки с одного вида транспорта на другой. Эффективность всей ЦП существенно зависит от степени оснащения и организованности складской системы на транспорте, а также совершенствования систем перевозок в пакетированном виде.
В исследовании складов в основном рассматриваются вопросы управления запасами грузов и взаимодействия с различными видами транспорта, и недостаточно внимания уделяется влиянию технологии перегрузки грузов на общую эффективность ЦП. Исследование ЦП показывает, что любая логистическая цепь сочетается двумя компонентами – склада и транспорта, как показано на рисунке 2.1.
Перевалочные склады на железнодорожном транспорте преобразуют параметры грузопотока, приспосабливая их под требования ЦП. И тем самым хранение тарно-штучных грузов не является функцией и назначением перевалочных складов, а служат для обеспечения продвижения товаров в ЦП.
Исследование системы перевалочных складов тарно-штучных грузов в ЦП включает в себя несколько этапов и должно содержать постепенное усложнение подхода, так, чтобы каждый последующий способ включал в себя результаты исследований по всем предыдущим способам и решал новые задачи.
Первым этапом системного подхода является всестороннее содержательное описание системы, которое идёт параллельно с разработкой терминологии и фиксированием существующих или неизвестных понятии. Формирование понятийного аппарата исследуемого процесса построения и функционирования системы перегрузки штучных грузов в ЦП является основной для последующей его формализации.
Научная последовательность дальнейшего рассмотрения перегрузочного процесса в ЦП в соответствии с системным подходом состоит сначала в структурном описании, затем в параметрическом и, наконец в функциональном описании поведения в изменяющихся условий взаимодействия с внешней средой.
Для представления перегрузочного процесса как системного объекта, необходимо сначала выделить в нём элементы, из которых он состоит, и структуру, т.е. взаимосвязи этих элементов. Это выполняется на этапе структурного исследования.
Системный подход при функциональном исследовании изучает взаимосвязь элементов, характеризующие их величины в перегрузочном процессе работы на основе абстрактных математических моделей. При построении системы перегрузочного процесса штучных грузов в ЦП в целом или для отдельных подсистем используется ранее выявленная статистическая взаимосвязь.
Элемент – неделимая часть системы, обладающая самостоятельностью по отношению к данной системе. Неделимость элемента рассматривается как нецелесообразность учёта в пределах модели данной системы его внутреннего строения [5]. Особенностью и преимуществом системы является то, что за элементы на различных этапах анализа погрузочно-разгрузочной системы и при разных методических подходах можно принимать различные составные части системы.
Сам элемент характеризуется только его внешними проявлениями в виде связей и взаимосвязей с остальными элементами ЦП. Множество А элементов системы перевалочных складов можно описать в виде A = {ai}, i = 1, ..., n, (2.2) где аi – i-й элемент системы; n – число элементов в системе. Каждый щ элемент характеризуется т конкретными свойствами SiL..., Sim (грузопоток, количество, состояние, время перегрузки и т.д.), которые однозначно определяют его в данной системе. Совокупность всех т свойств элемента at будем называть состоянием элемента St St = (Su, Si2, Si3, ..., Sik ...,Sim) (2.3) Наиболее очевидным представляется разбиение компонентов перевалочных складов на следующие элементы:
Математические модели перегрузки тарно-штучных грузов
Прогнозирование по линейной модели нельзя считать удачными, так как она не подходит для описания тенденции временного ряда, прогноз будет сильно занижен. Ближе к фактическим данным лежат уровни по параболической модели, хотя прогнозное значение может быть немного завышено. Далее долгосрочный прогноз грузооборота тарно-штучных грузов на 2020 год можно вычислить через найденное уравнение параболической модели: Q2020 = 14016,7 + 498 11 + 58,6 121 = 26585 тыс.т. Таким образом, прогнозное значение объема грузооборота тарно-штучных грузов в 2020 году составит 26585±441 тыс. т
Выбор наиболее рациональной технологии перегрузки тарно-штучных грузов сводится к определению таких значений параметров, которые обеспечивают минимальные затраты времени, стоимости и трудоёмкости при проведении.
Технология перегрузки включает в себя собственно разгрузку, формирование и расформирование транспортного пакета (по требованию) и погрузку на транспортное средство, при этом в каждом конкретном случае используются различные транспортные средства, условия перевозок и различные погрузочно-разгрузочные помещения и оборудование. В технологии есть ряд переменных параметров, основным из которых является количество человек в бригаде, тип погрузочно-разгрузочного оборудования, вид транспортного средства. Переменные факторы зависят от состояния перевалочных складов или перегрузочной рампы в тот или иной период времени, условий перевозок (пакетные или поштучно), условий выполнения перегрузочных работ (ручные или механизированные работы).
В общем виде задача выбора наиболее рациональной перегрузки тарно-штучных грузов в ЦП может быть представлена с помощью теории графов. Для рассматриваемой технологии строится граф, отражающий процесс перехода из одного состояния в другое. На рисунке 3.2 X1, X2, X5 – основные состояния системы.
Технология перегрузочных работ охарактеризована следующими состояниями: - выгрузка транспортных средств, с разными транспортными партиями qi поступившие под выгрузку на перевалочный склад или перегрузочную рампу X1: X11 – выгрузка крытого вагона с разной статической нагрузкой; X12 – выгрузка автомобильного транспорта; X13 – выгрузка контейнеров. - варианты перегрузки тарно-штучных грузов X2: X21 – прямая перегрузка с разным расстоянием перемещения груза и ПРО; X22 – перегрузка через склад или перегрузочную рампу с различными параметрами. - формирование и расформирование транспортного пакета по требованию цепи поставок X3: X31 – формирование транспортного пакета с разными способами укладки, размерами поддона и штучного груза: X32 – расформирование транспортного пакета с разными способами укладки, размерами поддона и штучного груза. - погрузка транспортных средств с использованием разных погрузочно разгрузочных оборудований X4: X41 – использование простейших механизмов с различной грузоподъёмностью, расстоянием передвижения и количеством грузчиков X42 – использование разных типов погрузчиков с различными грузоподъёмностями X43 – использование передвижного или стационарного конвейера с различным грузоподъёмностями и расстоянием перемещения груза. - транспортные средства, с различной грузоподъёмностью поступившиеся на погрузку на перевалочный склад или перегрузочную рампу X5: X51 – крытый вагон с разной грузоподъёмностью и объёмом внутреннего кузова; X52 – автомобильный транспорт с разной грузоподъёмностью и объёмом кузова; X53 – контейнеры с разной грузоподъёмностью. X1 и X2 это результаты работ предыдущего склада в ЦП и на первый взгляд выбор транспортного средства и условия перевозок не должны учитываться в оптимизации технологии перегрузки, но эти факторы влияют на разгрузку транспортных средств, а также на технологию перегрузки в целом. Таким образом, каждый партнер должен приспосабливать параметры грузопотока под требования ЦП. Функции цели по первому критерию оптимальности (время на перегрузку) имеет следующий вид: где ti - время на разгрузку /-того транспортного средства с разной грузоподъёмностью, час; t2 - время на формирование или расформирование транспортного пакета, час; ts - время на погрузку /-того транспортного средства с разной грузоподъёмностью, час; #- размер транспортной партии груза (нагрузка транспортного средства), т; Пгр - количества штучного груза в транспортном пакете, шт.; tzp - среднее время укладки груза на поддон, час; Q4ac - часовая производительность погрузочно-разгрузочного оборудования, т/час; tecn - затраты времени на вспомогательные операции в процессе погрузочно разгрузочных работ, час
Сравнение вариантов затрат на перегрузку тарно-штучных грузов из крытых вагонов на перевалочный склад
Наиболее часто встречающиеся технологии по погрузке в контейнер на перевалочных складах при отсутствии и наличии грузовой рампы для двух вариантов механизации являются:
Для погрузки в контейнер штучных грузов поштучно (рисунок 4.7): - при отсутствии грузовой рампы подвозят электропогрузчиком поддон с грузом в контейнер, далее грузы загружаются поштучно, сокращенно ЭП-П-РП. - при применении передвижного конвейера в погрузочных работах, сокращенно П-К-РП. Для погрузки в контейнер пакетированных грузов (рисунок 4.8): - при отсутствии грузовой рампы электропогрузчик подвозит пакетированные грузы в контейнер, далее загружаются ручными тележками, сокращенно П-ЭП-Рт; - при наличии грузовой рампы, используется вилочная электротележка при погрузке пакетированных грузов в контейнер, сокращенно – П-ВЭТ
Технологии загрузки в контейнеры непакетированных тарно-штучных грузов: а) при отсутствии грузовой рампы с помощью электропогрузчика и поддонов; б) при наличии грузовой рампы с помощью передвижного ленточного конвейера. Технология загрузки пакетированных грузов в контейнер: а) при помощи электропогрузчика и ручной тележки и отсутствии грузовой рампы; б) при помощи вилочной электротележки, при наличии грузовой рампы Определение массы грузов, загружаемых в один контейнер, поштучно и без поддона. где A– внутренняя длина контейнера, м; B – внутренняя ширина контейнера, м; 119 С - внутренняя высота контейнера, м или высота укладки грузов в контейнере; /к - коэффициент заполнения объема контейнера грузами; G - масса транспортного пакета; а и Ъ - размеры транспортного пакета или поддона, применяемого для перегрузочного-складских работ, м; С„ - высота поддона с уложенными на него грузами, м; 0,15- высота стандартного двухнастильного поддона, м. При загрузке контейнера целыми пакетами сначала определяют число транспортных пакетов, помещающихся в контейнер при установке их в контейнере двумя способами. 7v1=/-\/-l (4.25) W2,-W-W —М- («б) УЬ) Уа) У Ъ ) \а) где е(...) - обозначение целой части числа, вычисляемого в результате действий в скобках. где yi - булева переменная, принимаемая в зависимости от вариантов механизации: у і = 0 - для варианта с передвижным ленточным конвейером; у і = 1 - для всех вариантов, в которых используется электропогрузчик и электротележка; U - время цикла электропогрузчика или вилочной электротележки: t3 = - - для вариантов перевозки пакетов грузов электропогрузчиком к загружаемому контейнеру; э = 2 мин - для вилочной электротележки, мин; tK - время загрузки одного контейнера, м; Бэ - стоимость электропогрузчика или электротележки, тыс. руб; аэ - амортизационные отчисления на капитальный ремонт и полное восстановление электропогрузчика и электротележки, %; Р- отчисления на текущий ремонт оборудования, %; Ни - ставка налога на имущества, %; Ыэ - установленная мощность электродвигателей на электропогрузчике или электротележке, кВт; ці - коэффициент использования мощности для машин циклического действия, = 0,5; U - время зарядки аккумуляторных батарей электропогрузчика или электротележки, час; Тг - число дней прибытия грузов в вагонах на склад, сут.; ксэ - стоимость одного кВт-часа силовой электроэнергии, тыс. руб/кВт-ч.; 1,1 - коэффициент, учитывающий расходы на смазочные и обтирочные материалы; (рсп - коэффициент перехода к списочному составу рабочих; z- средняя заработная плата одного рабочего в месяца тыс. руб/мес; 12 - число месяцев в году; 121 кф - коэффициент взносов в пенсионный фонд и фонд социального страхования; j2 - булева переменная, принимающая в зависимости от вариантов следующие значения: у 2 = 1 - для вариантов с ручными работами; у2 = 0 - для варианта без ручных работ с вилочной электротележкой; ST - стоимость ручной тележки, которая используется в варианте для перегрузки тарно-штучных грузов внутри контейнера, тыс. руб; ат - амортизационные отчисления на капитальный ремонт и полное восстановление ручной тележки, %; w - трудоёмкость перегрузочных работ с применением ручного труда, чел.-час/т О = 0,422 чел.-час/т - ручная перегрузка; w = 0,294 чел.-час/т - с передвижным конвейером; w = — чел.-час/т - перегрузка целых пакетов в ручной вилочной 30-G электротележкой); уз - булева переменная, принимающая в зависимости от технологии следующие значения: у з = 1 - для варианта с передвижным ленточным конвейером; уз = 0 - для всех вариантов; U - длина передвижного конвейера, Lk = 6 м. для загрузки контейнеров массой брутто 20 т и U = 10 м. для загрузки контейнеров массой брутто 30 т; Sk - стоимость одного метра передвижного конвейера, тыс. руб; аи - амортизационные отчисления на капитальный ремонт и полное восстановление передвижного конвейера, %; NK - установленная мощность электродвигателя передвижного конвейера, кВт; rj2 - коэффициент использования мощности машин непрерывного действия,
По рисунку 4.9. видно, что наличие грузовой рампы на уровне контейнера создаёт благоприятные условия для перегрузочных работ. Передвижной конвейер эффективен при применении погрузки тарно-штучных грузов россыпью.
Складские здания достаточно дорогостоящие сооружения, поэтому целесообразно максимальное заполнение объёма склада грузами. Это достигается за счёт наиболее полного использования внутреннего объёма, а также размещения в складе максимального количества грузовых складских единиц по длине, ширине и высоте. На это и направлены поиски методов выбора наиболее рационального соотношения между вместимостью и пробегом погрузчика.
В более чем 70% имеющихся перевалочных складов применяется штабельное хранение тарно-штучных грузов. Недостатками такого способа хранения является: низкая высота складирования, затруднение в учёте мест размещения грузов, невозможность складирования многономенклатурных грузов и другие факторы, влияющие на низкую перерабатывающую способность, которая в итоге отражается на организации перевозок. Ввиду указанных недостатков рекомендуется применение стеллажей.
Для модернизации складов со штабельным хранением грузов, необходимо оборудовать их каркасными стеллажами и выбрать из трёх вариантов расположения проходов наиболее рациональный: традиционный, F-образный и ёлочный.