Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ и исследование существующего положения в области ме ханизации погрузочно-разгрузочных работ на местах общего пользования полезных дорог
1.1 Анализ структуры парка погрузочно-разгрузочных машин и научных исследований по его формированию
1.1.1. Обзор научных исследований и методов формирования парка погрузочно-разгрузочных машин (ПРМ) 6
1.1.2. Анализ существующей структуры парка ПРМ на железнодо рожном транспорте II
1.2. Анализ возрастной структуры и определение размеров списания ПРМ 21
1.3. Анализ фактического использования ПРМ по производительности и времени
1.3.1. Анализ использования ПРМ по времени 36
1.3.2. Анализ использования ПРМ по производительности 40
1.3.3. Общая постановка задачи по формированию парка ПРМ 50
1.4.. Прогнозирование объемов грузовых работ 53
2. Основы построения экономико-математической модели формирования парка ПРМ на местах общего пользования дорог
2.1. Система технико-экономических показателей формирования парка ПРМ
2.І.І. Определение структуры приведенных расходов на механизацпю ПРР на полигоне нелезных дорог 63
2.1.2. Определение плановых норн вырботки ПРМ 70
2.3. Экспертная оценка требований, предъявляемых к ПРМ 88
2.4. Построение базовой матрицы корреспонденции типов ПРМ и родов грузов 104
3. Экономико-математическая модель определения структуры и мощности парка ПРМ
3.1. Технологические и экономические критерии при построении модели прогнозирования развития парка ПРМ III
3.2. Динамическая модель прогнозирования развития парка ПРМ на местах общего пользования 126
3.3. Разработка алгоритма решения задачи 145
3.4. Технико-экономические характеристики для оценки стук-туры парка ПРМ 154
4. Расчет перспективной структуры парка ПРМ 159
4.1. Расчетная экономико-математическая модель определения структуры парка ПРМ 159
4.2. Анализ результатов расчета структуры парка ПРМ 170
5. Выводы 178
Литература 182
- Обзор научных исследований и методов формирования парка погрузочно-разгрузочных машин (ПРМ)
- Определение структуры приведенных расходов на механизацпю ПРР на полигоне нелезных дорог
- Динамическая модель прогнозирования развития парка ПРМ на местах общего пользования
- Расчетная экономико-математическая модель определения структуры парка ПРМ
Введение к работе
В решениях ХХУІ съезда КПСС, последующих Пленумах ЦК КПСС
п принятых постановлениях / I, 2, 3, 4/ в качестве одной из
важнейших народнохозяйственных проблем указана комплексная механизация погрузочпо-разгрузочных и складских работ. В соответствии с перспективами развития погрузочно-разгрузочных работ на велезнодороЕном транспорте к 1985 году необходимо довести уровень комплексной механизации до 94,2% и увеличить рост производительности труда на 9,3%.
Одним из необходимых условий высокой эффективности погрузочно-разгрузочных работ является создание оптішальнои структуры парка погрузочно-разгрузочных машин. При этом долены быть учтены современные тенденции развития подъемно-транспортного машиностроения и экономически целесообразные сферы применения различных типов погрузочно-разгрузочных машин.
В настоящее время на сети железных дорог в 194 механизированных дистанциях погрузочно-разгрузочных работ (МЧ) эксплуатируется свыше 15 тысяч погрузочно-разгрузочных машин (ПРМ),
обслунивающих около 2000 грузовых станций. Парк ПРМ совершенствуется в количественном и качественном отношении. В связи с этим первостепенное значение приобретает определение направлений и уровня технического оснащения МЧ, обоснование и поддержание рациональной структуры парка ПРМ.
Техническая оснащенность механизированных дистанций определяется типоразмерным и возрастным составом машин, их техническим состоянием.
В 1981 году удельпый вес погрузочно-разгрузочных машин со сроком эксппуатацнп, превышающим нормативный, составлял около 20%. Как правило, они имеют годовую выработку меньшую, чем машины, период эксплуатации которых не превышает нормативный срок*
Значительны простои машин в эксплуатационном периоде из-за внезапных отказов, они составляют 60% простоев в эксплуатационной периоде.
Шюгономенклатурность типоразмеров машин приводит к росту номенклатуры ремонтной продукции, увеличению простоя в ремонте сверх нормы и не способствует специализации и концентрации механизированных дорошшх мастерских. Значительны колебания выработки отдельных типов машин на различных станциях из-за необоснованного распределения их по сферам обслуживания. На отдельных дорогах выработка на козловой кран колеблется от 10 тыс.т операций в год до 500 тыс. т.
Все это, в существенной степени, является следствием отсутствия научно-обоснованных методов определения размеров поставок и списания ПРП, распределения их по грузовым станциям, так как существующие практические методы, не учитывают совокупность наиболее существенных факторов, влияющих на указанные параметры. Планирование поставок производится исходя из заявок дорог, которые не обосновываются технико-экономическими расчетами и не всегда учитывают перспектив развития подъемно-транспортного машиностроения. Распределение машин по дорогам производится лишь с учетом двух факторов - выработки и списания машин. При этом распределение машин производится таїше без технико-экономических расчетов.
Таким образом, для повышения эффективности механизации
погрузочно-разгрузочных работ (ИГР) необходимо разработать
научно-обоснованные методы определения размеров поставок и
списания машин, распределения их по сферам наиболее целесообразного применения, учитывая при этом перспективы развития грузовых перевозок и подъемно-транспортного машиностроения.
Целью диссертационной работы является разработка методов формирования парка погрузочно-разгрузочных машин, размеров поставок и списания машин на основе анализа существующей структуры парка и определения рациональных сфер использования машин.
Обзор научных исследований и методов формирования парка погрузочно-разгрузочных машин (ПРМ)
Структура парка погрузочно-разгрузочных машин долина обеспечивать соответствие условиям погрузки-выгрузки грузов и эффективное использование различных типов машин. Поэтому формирование структуры парка долано обосновываться техпико-экономичес-кими расчетами, учитывающими существующее состояние машин и перспективы развития подъемно-транспортного машиностроения.
В настоящее время потребность в погрузочно-разгрузочных машинах на железнодорожном транспорте определяется па основе отраслевых нормативов, дифференцированных в зависимости от объемов выполняемых работ. На основе этой потребности определяется количество и распределение машин по МЧ. В существующей практике определение потребности машш на основе нормативов зачастую непосредственно не связано с планированием развития парка. При таком подходе не в полной мере удается улучшать тппоразнерныи и возрастной состав парка машин с учетом достижений технического прогресса п экономических соображений. Планирование обновления парка ПРМ осуществляется путем последовательной группировки заявок по цепочке механизированная дистанция-дорога-минпстерство. В дистанциях потребность в новых машинах определяется масштабом занены списываемых и требуемых на вновь вводимые объекты машин. При этом определение потребности в новых ПРМ из-за отсутствия научно-обоснованных методов проводится на интуитивном практическом уровне, что не позволяет учесть совокупности основных действующих факторов, таких, как изменение объемов работ; возможность перераспределения машин в пределах дороги; перспективы развития подьомпо-трапепортпого машино строения.. Причем из множества вариантов обеспечения машинами погрузочно-разгрузочных работ, в условиях функционирования большой совокупности грузовых фронтов, рассматривается один вариант, который не проверяется па оптимальность. Количество машин, исключаемых из эксплуатации, определяется сравнением фактического возраста машин с нормативішм, полученным исходя из норм амортизационных отчислений на реновацию /69/. Дорога определяет суммарную потребность в машинах по ИЧ, а министерство формирует сводную заявку. После выделения органами снабжения фондов на новую технику их распределение происходит не всегда согласно заявок, т.к. выделенные фонды, как правило, меньше заявленной потребности. Б этом случае министерство при распределении машин по дорогам ориентируется на среднюю выработку, ПРМ.
Такая методика распределения новой техники (помимо отмеченных) имеет еще целый ряд недостатков. Экстрополяция достигнутого уровня выработки, на основе которой происходит распределение машин, рассчитана на среднюю по парку производительность машин, не учитывает технологическую и организационную структуру производственной программы в плановом периоде. Нормы амортизационных отчислений не являются основанием для списания, так как не учитывают интенсивность использования ПРМ. Оптимальные сроки службы погру зочно-разгрузочных нашин, с точки зрения шшшизации приведенных расходов при эксплуатации ПРМ в зависимости от интенсивности использования не определяются. Известные теоретические исследования по определению оптимального срока службы машин /48, 57, 71, 84/ не получили внедрения в отрасли. Параметры, на основе которых определяется потребность в новой технике, носят вероятностный характер и необоснованное усреднение и укрупнение их на различных уровнях планирования вносит погрешности в процесс обновления парка ПРМ.
Поэтому целесообразно рассмотреть и дать оценку исследованиям по определению параметров технического оснащения грузовых фронтов и проблеме развития парка ПРМ.
Существенный вклад в экономико-математическое моделирование технического оснащения грузовых фронтов внесли работы /25, 50, 31, 44, 74, 76, 82-87/. Зти исследования основаны на технико-экономическом обосновании числа ПРМ одного типа, используемых на отдельных грузовых фронтах, вне зависимости от производственной программы всей МЧ. Выполненный автором экономический анализ составляющих затрат при производстве погрузочно-разгрузочных работ на местах общего пользования железных дорог, позволил сформулировать более общие принципы при выборе вариантов механизации ПРР на основе определения показателей экономической эффективности. Методика технического оснащения грузовых фронтов, изложенная в /84/, является наиболее полной в части учета составляющих затрат, и ее использование и дальнейшее развитие в данной работе будет осуществляться при формулировке оптимизационных задач планирования поставок и распределения погрузочно-разгрузочных машин.
Исследования по определению сфер эффективного применения различных типов ПРМ, выполненные ВНМИЯТом /25/, позволили определить перспективные типы и разработать рациональные технологические схемы механизации ПРР. Однако, эти исследования не связаны с планированием развития парка ПРМ.
Наиболее полно задача развития и построения структуры парка ПРМ рассмотрена в работах /72,73,81,83/, где сформулированы общие принципы определения путей их развития и приведены математические модели, которые более подробно рассмотрены в третьей главе. В разработанных моделях показаны основные методические подходы решения проблемы формирования парка ПРМ.
Определение структуры приведенных расходов на механизацпю ПРР на полигоне нелезных дорог
Планирование парка погрузочно-разгрузочных машин, используемых на местах общего пользования, в своей основе должно опираться на научно-обоснованную систему показателей и нормативов. В систему технико-экономических показателей, характеризующих качество пэффектпвность парка погрузочно-разгрузочных машин входят приведенные расходы на механизацию погрузочно-разгрузочных работ, производительность машин, фонд машинного времени и другие. При рассмотрении вопросов планирования парка ПРМ ограничимся перечисленными показателями, так как экономико-математическая модель будет включать критерий минимизации приведенных народнохозяйственных затрат при условии выполнения заданной программы грузопереработки и выделенном фонде машин.
Исходными данными для определения приведенных расходов и производительности машин являются стоимость машино-часа работы и простоя, техническая производительность, капитальные вложения в средства механизации, стоимость вагоно-часа простоя. Заданными также будем считать функцию распределения числа грузовых фронтов по объемам выполняемой грузопереработки, причем для каждого грузового фронта в зависимости от объема рабой опреде лена сменность работы, характеристики потока поступления вагонов под грузовые операции. Будем предполагать, что на одном грузовом фронте используются машины одного типа. Это предположение имеет техническое и технологическое обоснование. Приведенные расходы по механизации погрузочно-разгрузочных работ на некотором полигоне железных дорог являются аддитивной функцией приведенных расходов на механизацию отдельных грузовых фронтов данного полигона.
Рассмотрим, как проявляется случайный характер суточного объема грузопереработки на величину приведенных расходов. Если величина Ujti принимает значение большее чем суммарная перера-ботпзающая способность 11PLI в течении суток, т.е.Щп?Ц уц/п » то простой ПРМ в эксплуатационном периоде из-за отсутствия работы равен нулю. Отметим, что объем работы, который могут освоить ПРИ не будет превышать величины [llij Ujn . В случае, если UУ kjH J1 % то простой в эксплуатационном периоде будет иметь место. Учитывая это обстоятельство и случайный характер суточного объема грузопереработки, получим выражение для расходов связанных с работой ПРЇ.І и простоем их в эксплуатационном периоде.
Однако, следует отметить, что величина Ц/к Б этих формулах определяется несколько завышенной относительно среднего объема грузопереработки, что в свою очередь несколько завышает значение величины%\QLJK)относительно ее фактического значения. Поэтому, учитывая случайный характер величины Ghtf следует брать математическое ожидание всей функцииг\1%].
Динамическая модель прогнозирования развития парка ПРМ на местах общего пользования
Прогнозирование развития парка погрузпчно-рязгпузочных машин базируется на разработке экономико-математических моделей, учитывающих технологические особенности функционирования и сложившиеся закономерности в изменении технических, технологических, организационных и объемных факторов.
При прогнозировании парка ПРМ различают две группы задач -перспективного и текущего прогнозирования. Перспективное прогнозирование в зависимости от периода упреждения носит среднесрочный (период упреждения 5 лет) или долгосрочный характер (период упреждения 10-20 лет).
К задачам долгосрочного прогнозирования развития парка ПРМ относятся: определение путей развития средств механизации погрузочно-разгрузочных работ; определение рационального типажа и числа машин каждого типа; определение оптимальных сроков службы и темпов замены машин для спрогнозированной программы грузо перераоотки.
Результаты прогнозирования развития парка машин служат основой для планирования научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, для определения перспектив развития техниках ческого оснащения на погрузочно-разгрузочных работ", мощностей ремонтной базы погрузочно-разгрузочной техники и для разработки пятилетних планов.
Среднесрочное прогнозирование развития парка погрузочно-разгрузочных машин охватывает следующий круг проблем и задач: определение оптимального состава парка иРМ; выоор и обоснование наиболее эффективных технологических схем грузопереработки.
При текущем прогнозировании на один год используются решения принятые на стадии среднесрочного планирования для прогнозирования годовой производственной программы механизации погрузочно-разгрузочных работ и решается задача по поставке и распределению механизмов по грузовым фронтам.
Перечисленные группы задач прогнозирования развития парка ПРЫ взаимосвязаны, слогшы, многовариантны. Для их реализации не-ооходимо использовать современные методы математического моделирования, применяемые на оазе вычислительной технике. зависимости от периода прогнозирования математические модели ПРП ПРМ имеют специфические особенности, проявляющиеся в учете, получении взаимосвязей различных факторов и их описании.
Математические модели монно различать и в зависимости от методических принципов и подходов, принимающихся за основу при построении целевой функции и ограничений.
Модели могут быть статическими, если структура парка ПРМ и её характеристики определяются на фиксированный момент времени, и динамическими, если показатели определяются в виде функций времени. При использовании динамических моделей оптимальная стратегия пополнения и замены ПРМ ищется как функция времени на заданном интервале планирования, а исходные данные, такие как выход из строя ПРМ вследствии морального и физического износа, изменение объемов грузопереработки, производительность ПРМ, вводятся в модель как функции времени. При этом значении перечисленных функций могут иметь дикретный или непрерывный во времени характер.
Построение моделей основывается на методах математического програмирования, теории управления запасами, теории массового обслуживания, а такке на дифференциальных уравнениях и интегральных функционалах.
В зависимости от рассматриваемых групп ПРМ модели могут описывать парк взаимозаменяемых машин, т.е. работы выполняемые одним типом ПРМ с заданным родом груза могут быть выполнены другим типом ПРМ, и парк ПРМ одного типа отличающихся лишь по некоторому техническому показателю. Например, электропогрузчики будем различать по грузоподъемности, ковшевые погрузчики по объему ковша. Группы взаимозаменяемых ПРМ и машин одного типа получены на основе декомпозиции базовой матрицы. В случае, когда оптимизируется структура одного типа машин, задача заключается в определении оптимального параметрического ряда. При этом учитывается перспективность всех типоразмерных групп и выделенный объем работ на данный тип машин.
Расчетная экономико-математическая модель определения структуры парка ПРМ
При этом структура парка пополнения ПРМ определяется с указанием конкретных типов погрузочно-разгрузочных машин, заявки дорог на основе которых в настоящее время планируют поставки, которые могут слушіть экспертной оценкой полученного плана, а такке
основанием, по которому ПРм распределяются иенду дорогами. Кроме типов ПРМ методика позволяет определить при каком грузообороте фронтов целесообразно использовать ручной труд с малой механиза-цией. Для этогсг базовую матрицу в качестве конкурентно-способного варианта шполнешш грузовых операций вводится ручной труд с малой механизацией. ОСі к " количество ilPfl 4 -го типа необходимое для переработ ЇСИ j -го рода груза на грузовых фронтах с К -ым грузооборотом. Ь экономико-математической подели выоира структур п мощности парка пополеїшя выбираются jCijf при условии шшшкзации приведено ных расходов (4.1), выполнении ограничений (4.2) и (4.3), которые означают, что выбранный парк долпен обеспечить переработку груза и ограничения (4.1), определяющие, что парк пополнения не должен превышать выделяемых ресурсов. ВВод ограничений (4.3) позволяет учитывать число опорных станций, на которых необходимо ииеть ПРМ. При этой число опорных станций определяется как отношение объема грузопереработки, который необходимо освоить парком пополнения на станциях с годовой грузопереработкой A/y/f , к величине Mj « Величины Пцк,СІ\К определены выше, Г - определена по справочным данным, В$п - установила НПО.
Выскажем некоторые соображения по поводу информации, необходимой для построения расчетпой модели. После обработки статистических данных, собранных на дорогах, проведена группировка грузовых фронтов по объему ра боты на 4 группп Каждая группа отвечает определенным объемам грузопереработки, а также условия работы грузовых фронтов, в частности, режиму работы: і группа -I смена, II группа - 1,ь смены, Ш-ІУ - 3 смены. трудность объединения различных грузовых фронтов в одну группу состоит в том, чтобы четко установить принципы соответствия, согласно которым разнородные по родам грузов грузовые фронты отнести к одной базовой группе.
Максимальные и минимальные объемы грузопереработки на грузовых фронтах, перерабатывающие различные грузы, существенно отличаются, например, иаксішальнне объемы грузовой работы для крупных контейнерных терминалов достигают миллиона и оолее тон-но-операцнп (1640,8 тыс. т-о), на складах тарно-штучных грузов 500-700 тыс. т-о в год (726 9 6 тыс. т-о), на складах лесоматериалов не более )60-600 тыс. т-о в год и т.д.
Поэтому при формировании групп грузовых фронтов объем пере-раооткп для контейнеров равный 1640,а тыс. т-о в год будет эквивалентен грузоперераооткп лесоматериалов в размере 69ч- тыс. т-о в год пли ооъему грузоперераооткп тарно-штучных грузов 7г6,6 тыс. т-о. группировка грузовых фронтов по объему грузоперераооткп приведена в таблице 4.1. Из таблице 4.1 видно, что на обследуемом полигоне, количество контейнерных пункнов с объемом работы от 0 до 50 тыс.т., т.е. относящихся к I группе, составляет 51 (24,4$), но II группе с объемом работы от 51 до 250 тыс.т - 92 (44,0%), ко Ш группе с объемом работы от 251 до 350 тыс.т - 40 (19,2%), к ІУ группе с объемом работы 350 и более тыс.т - 26 (12,4%).
Величина Qjtt определяется на основе данных, имеющихся в отделе механизации погрузочно-разгрузочных работ МПС, и собранной и обработанной статистики по 8 дорогам сети.
