Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса о развитии складов штучных грузов на железнодорожном транспорте 10
1.1 Существующее состояние складского хозяйства на железнодорожном транспорте 10
1.2 Склады за рубежом 18
1.3 Характеристика железнодорожного склада штучных грузов как объекта исследования 21
1.4 Складские комплексы как элементы логистической цепи 28
1.5 Особенности складов на железнодорожном транспорте 33
1.6 Анализ существующих методов расчета вместимости и перерабатывающей способности складов 38
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1 53
ГЛАВА 2. Исследование железнодорожного склада штучных грузов как сложной вероятностной системы 54
2.1 Цель и методы исследования железнодорожного склада как системного объекта.. 54
2.2 Этапы системного исследования железнодорожного склада 57
2.3 Структурный анализ железнодорожного склада как вероятностной технической системы 58
2.4 Параметрическое описание складской системы 63
2.5 Функциональное исследование склада на железнодорожном транспорте 68
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2 76
ГЛАВА 3. Исследование взаимодействия железнодорожного транспорта и склада штучных грузов 77
3.1 Системные аспекты взаимодействия транспортной и складской систем 77
3.2 Систематизация и классификация проблем взаимодействия транспорта и склада 81
3.3 Проблема вместимости железнодорожного склада как фактор взаимодействия транспортной и складской систем 86
3.4 Проблема передачи грузопотоков при взаимодействии железнодорожного транспорта и склада штучных грузов 89
3.5 Математическое описание внешних грузопотоков на железнодорожном складе штучных грузов 97
Выводы по главе 3 103
ГЛАВА 4. Математическое моделирование работы железнодорожного склада штучных грузов 105
4.1 Классификация математических моделей складов. Требования к модели склада штучных грузов на железнодорожном транспорте и ее элементам 105
4.2 Модель работы склада штучных грузов на основе теории массового обслуживания 108
4.3 Вероятностно-статистическая модель работы склада на железнодорожном транспорте 114
4.4 Имитационная модель работы склада штучных грузов на железнодорожном транспорте ...121
4.5 Определение оптимальной вместимости склада штучных грузов на железнодорожном транспорте 130
Выводы по главе 4 132
ГЛАВА 5. Оценка экономической эффективности работы склада штучных грузов на железнодорожном транспорте 133
5.1 Экономическое обоснование организации склада штучных грузов на железнодорожном транспорте 133
5.2 Оценка экономической-эффективности использования вместимости железнодорожных складов штучных грузов 137
5.3. Эффективность организации дополнительного обслуживания клиентов на железнодорожном складе 144
Выводы по главе 5 148
Общие выводы и рекомендации 149
Список литературы
- Характеристика железнодорожного склада штучных грузов как объекта исследования
- Структурный анализ железнодорожного склада как вероятностной технической системы
- Систематизация и классификация проблем взаимодействия транспорта и склада
- Модель работы склада штучных грузов на основе теории массового обслуживания
Введение к работе
Актуальность проблемы. В связи с реформированием железнодорожного транспорта одной из важнейших задач, стоящих перед отраслью, является привлечение дополнительных грузопотоков, а, следовательно, и получение дополнительных доходов. Для достижения этого необходимо осуществить ряд мер, повышающих качество транспортных услуг, обеспечивающих экономию времени и затрат труда. Одной из таких мер является сокращение простоев грузовых транспортных средств в ожидании погрузки или выгрузки. В настоящее время большое количество вагонов используется грузоотправителями в качестве «складов на колесах» из-за этого увеличиваются простои грузовых вагонов, а ОАО «РЖД» несет потери. Это явление связано с недостаточным развитием грузовых терминалов в пунктах погрузки, выгрузки и перевалки на железнодорожном транспорте.
Анализируя разнообразные системы доставки грузов, можно убедиться, что во всех случаях в их структуру входят склады различного типа и назначения. Это относится как к доставке продукции производственно-технического назначения, так и к товарам широкого потребления. Логистический транспортный процесс представляет собой последовательно сменяющиеся элементы: склады грузоотправителей, транспорт (например, железнодорожный), перегрузочные склады, транспорт (например, автомобильный), склады грузополучателей.
Даже простейший транспортный процесс — это не просто перемещение груза в пространстве, но и подготовка груза к отправке в пункте отправления и подготовка груза к выдаче в пункте назначения. Все эти операции происходят на складах, то есть, любой хорошо организованный транспортный процесс должен начинаться со склада грузоотправителя и заканчиваться на складе грузополучателя. Таким образом, можно утверждать, что склады являются инструментами организации грузопотоков, а особенно на магистральном железнодорожном транспорте. К сожалению, складское хозяйство на железнодорожном транспорте сегодня занимает далеко не самое видное положение во всем перевозочном процессе. Очень часто старые складские помещения представляют собой деревянные постройки 60-70 - х годов XX века просто не могут эффективно использоваться по назначению. Нередко грузы ждут своей очереди на разгрузку в
вагонах, что значительно увеличивает простой и неэффективное использование подвижного состава. Не исключение и Санкт-Петербургский транспортный узел, в котором максимальная перерабатывающая способность складов штучных грузов на железнодорожном транспорте в узле составляет всего 2,5 млн. т/год, в то время как максимально возможный поток штучных грузов для железнодорожного транспорта в Санкт-Петербургском узле может составлять 26 млн. т/год. Из приведенных цифр видно, что ОАО «РЖД» не может обеспечить предоставления складских площадей для всего грузопотока штучных грузов с целью быстрого и своевременного преобразования грузопотоков, передаваемых с одного вида транспорта на другой. Всё это обосновывает практическую актуальность исследования складов на железнодорожном транспорте. Одной из причин нехватки складских площадей на железнодорожном транспорте в Санкт-Петербургском узле является неверно рассчитанная потребная вместимость каждого отдельного склада при их проектировании. Расчёт вместимости является одной из главных задач при проектировании складов (или их реконструкции). В настоящее время существуют несколько различных методов расчёта и определения вместимости складов, анализ которых приведён в диссертации. Используемые в настоящее время методы расчёта и выбора вместимости складов штучных грузов не достаточно совершенны и не отвечают в полной мере современным требованиям проектирования наиболее эффективных механизированных и автоматизированных складов. Склады же на железнодорожном транспорте имеют ряд особенностей, которые обостряют существующие трудности по расчёту и выбору вместимости складов, таким образом, возникает необходимость дополнить, уточнить и унифицировать существующие методы расчёта вместимости складов на железнодорожном транспорте, что обосновывает теоретическую актуальность исследования.
Таким образом, объектом диссертационного исследования являются перегрузочные склады на железнодорожном транспорте, а предметом исследования является вместимость и перерабатывающая способность складов штучных грузов.
Целью диссертации является разработка методики достоверного определения вместимости складов на транспорте (прежде всего на железнодорожном), с использованием компьютерных технологий, которая по-
7 зволит более квалифицированно определять параметры грузовых терминалов в пунктах взаимодействия различных видов транспорта, тем самым, совершенствуя и повьппая уровень обслуживания клиентов железнодорожного транспорта и транспортной сети в целом.
Для достижения указанной цели потребовалось решить следующие основные задачи:
выполнить анализ состояния складов в различных функциональных областях логистики и особенно складов на железнодорожном транспорте;
изучить типы и устройство складов различного назначения;
вьшолнить анализ складского комплекса как сложной вероятностной системы на основе метода теории складских систем;
изучить типы и характер грузопотоков (входящего и выходящего со склада) и влияние внешних грузопотоков на колебания складских запасов;
провести теоретические исследования существующих методов расчёта вместимости складов, в том числе и на железнодорожном транспорте;
проанализировать влияние ёмкости склада на его параметры и технико-экономические показатели;
провести имитационное моделирование работы складов на железнодорожном транспорте;
разработать методику расчета вместимости складов на железнодорожном транспорте.
Методика исследования. Работа выполнена с использованием методов теории вероятности, математической статистики, Марковских случайных процессов, теории складских систем, имитационного моделирования в среде GPSS. Отдельные вычислительные эксперименты проводились в современной среде математических расчётов Mathcad.
Эффективность полученных результатов рекомендаций при внедрении достоверного метода расчета вместимости складов на железнодорожном транспорте определялась технико-экономическими расчетами.
Научную новизну составляют:
новый методический подход по оценке взаимодействия разных видов транспорта через склады;
целенаправленные исследования важнейших параметров склада — вместимость и перерабатывающая способность на основе представления железнодорожного склада как вероятностной технической системы;
исследование взаимосвязей внешних грузопотоков с вместимостью и изменений вместимости склада для разных сочетаний закономерностей внешних грузопотоков прибытия и отправления грузов;
методика определения вместимости железнодорожного складов на основе имитационного моделирования;
Теоретическая полезность состоит в развитии положений построения инфраструктуры железнодорожного транспорта и железнодорожной сети в целом в соответствии с государственной инновационной программой «Российская система транспортно-экспедиционного обслуживания (Терминал)» (в частности вместимости и перерабатывающей способности грузовых терминалов в пунктах взаимодействия разных видов транспорта).
Практическую ценность представляет разработанная методика определения вместимости складов на железнодорожном транспорте, обеспечивающая более квалифицированный расчёт и выбор параметров грузовых терминалов в пунктах взаимодействия различных видов транспорта, а также уменьшение ошибочных проектных решений и повышение достоверности проектов развития и совершенствования железнодорожного транспорта и транспортной сети в целом.
Достоверность полученных результатов основана на исследованиях закономерностей грузопотоков и анализе существующих методов расчёта вместимости складов, которые подтверждены практической работой железнодорожного транспорта.
Реализация результатов работы. Разработанные с участием автора диссертации методические положения определения вместимости складов штучных грузов на железнодорожном транспорте были приняты к использованию институтом ЛЕНГИПРОТРАНС и филиалом ОАО «РЖД» Октябрьской железной дорогой.
9 Основные положения разработанной автором методики используется в учебном процессе на факультете «Управление процессами перевозок» ПГУПС МПС РФ для подготовки специалистов по специальностям «Коммерция (торговое дело)» и «Организация перевозок и управление на транспорте (железнодорожном)»
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на:
международной научной конференции творческой молодежи «Научно - техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке» (г. Хабаровск, 2003);
международной научно — практической конференции «Проблемы и перспективы развития транспортных систем и строительного комплекса» (г. Гомель, 2003);
научно-практической конференции «Транссибирская магистраль на рубеже XX-XXI веков: Пути повышения эффективности использования производственного потенциала» (г. Москва, 2003 г.); XXX межвузовской научной конференции студентов и аспирантов (г. Самара, 2003 г.);
61-64 научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молодых учёных ПГУПСа («Недели науки» 2001-2004 гг.); заседаниях кафедры «Логистика и коммерческая работа» ПГУПСа (2001-2004 гг.).
Характеристика железнодорожного склада штучных грузов как объекта исследования
Понятие склад получило широкое применение в производственных, транспортных и торговых процессах. Многие авторы в своей литературе [13, 25, 98, 103] дают определения складам. Например, А.Н. Родников дает следующее определение: «Склады (warehouses) - здания, сооружения, устройства и т. п., предназначенные для приемки, размещения и хранения, поступающих на них товаров, подготовки их к потреблению и отпуску потребителям. Склад обеспечивает сохранность товарно-материальных ценностей, позволяет накапливать необходимые запасы». [98]
Это определение не достаточно полно отражает суть работы склада, поэтому возникает необходимость уточнить определение. В современном производстве, склад представляет собой сложный технический, технологический и управленческий объект, который выполняет не просто складские операции (прием, выдача, сортировка и т. д.), а преобразовывает параметры грузопотоков прибытия и отправления, и обеспечивает информационное сопровождение всех грузовых единиц, поступающих и отправляющихся со склада.
Основным назначением всех складов, как принято считать, является хранение (складирование) грузов, однако это не так. Любые грузы, товары, изделия, продукция не создаются для хранения и залёживания на складах. Товары всегда производятся для продажи и потребления, а цель складов состоит в том, чтобы обеспечить наиболее эффективное продвижение товарных потоков от изготовителей к конечным потребителям. Даже на складах с длительными сроками хранения грузов, такое хранение не является самоцелью: запасы грузов на складах служат для наиболее полного и своевременного обеспечения потребителей необходимыми товарами, материалами и т.д. [41]. Склады - это аккумуляторы резервов материальных ресурсов, необходимых для регулирования колебаний объемов поставок и спроса.
Склады же в транспортных сетях создаются в пунктах взаимодействия различных транспортных и производственных систем и служат для преобразования грузопотоков с целью дальнейшего наиболее эффективного транспортирования или использования грузов.
Существует большое многообразие разновидностей складов. В первую очередь представляется целесообразным классифицировать склады по внешним физическим характеристикам хранящихся грузов. Так можно выделить четыре основные группы: склады штучных, сыпучих грузов, жидких и сжиженных газов.
К последним двум группам относятся склады бестарного хранения, жидких грузов в наземных резервуарах (нефть и нефтеналивные), сжиженные газы в станциях подземного хранения [82]. Склады сыпучих грузов также требуют бестарного хранения и делятся на две группы: открытые и закрытые. На открытых складах перерабатываются грузы, качество которых не ухудшается от хранения на открытом воздухе (уголь, руда, песок, щебень и др.), в закрытых — перерабатываются сыпучие грузы, хранение которых на открытых площадках может ухудшить их качество (химические материалы, цемент, мел, алебастр, минеральные удобрения, зерно и др.) [71].
К штучным грузам относится вся продукция производственно-технического назначения, а также все промышленные и производственные товары народного потребления, которые транспортируются в таре (ящики, коробки, мешки, бочки и т.д.) [49,138]
Все перечисленные выше склады являются очень сложными техническими системами и могут выступать в качестве объектов исследования каждый в отдельности. В диссертационной работе исследуются склады тарно-ппучных грузов на магистральном железнодорожном транспорте.
Существует множество классификаций складов. Цель классификации складов состоит в том, чтобы проследить существенные закономерности в технических решениях по складам, которые выявляются уже при отнесении складских объектов к той или иной категории.
Классифицируют склады по различным критериям: типу и назначению, характеру хранения, способу хранения, срокам хранения, этажности здания, организационной форме управления складом и т. д. [103]. Примерную классификаций складов, приведенную по различным критериям можно представить в виде таблицы (см. таблицу 1.1).
Склады, приведённые в таблице, отличаются сроками хранения и технологией работы. Например, перегрузочные склады на транспорте могут перерабатывать грузы целыми транспортными партиями без распаковки, а склады сырья и материалов перерабатывают грузы с сортировкой и комплектацией.
Различные критерии классификации складов позволяют видеть их большое разнообразие. В диссертационной работе объектом исследования являются склады на магистральном железнодорожном транспорте. По характеру хранения - это транзитные склады с краткосрочным хранением (хотя не исключено среднесрочное хранение), по типу строительной части - крытые, по этажности — одноэтажные. Что касается технологии переработки, технического оснащения и уровня механизации исследуемых складов, то эти критерии могут быть различны в пределах вьппеприведенной классификации. Эти склады находятся на грузовом терминале железнодорожной станции, рядом с погрузочно-выгрузочными путями, по которым доставляются тарно-штучные грузы в крытых вагонах. Отправление грузов со склада осуществляется только автотранспортом. Такое ограничение условий прибытия и отправления грузов упростит задачи исследования склада и разработки достоверной методики расчёта вместимости этих складов. Выработанные при этом принципы методики, позволяющей наиболее точно определять вместимость складов штучных грузов, могут быть в последующем применены для складов с любыми более сложными сочетаниями условий прибытия и отправления грузов.
Структурный анализ железнодорожного склада как вероятностной технической системы
В современной литературе в области логистики [25,55,61,81,88,105] можно найти достаточное количество понятий и определений таких как, трано-портно-логистическая система, логистическая цепь, логистическое звено, участники логистической цепи и т.д.
Однако, у разных авторов встречаются различия в определении логистической цепи. Например, в определении Родникова А. Н. логистическая цепь (logistical chain) определяется как «линейно упорядоченное множество физических и/или юридических лиц (производителей, дистрибьюторов, складов общего пользования и т.д.), осуществляющих логистические операции (в том числе с добавленной стоимостью) по доведению материального потока от одной логистической системы до другой (в случае производственного потребления) или до конечного потребителя (непроизводственное, личное потребление). В простейшем случае логистическая цепь состоит из поставщика и потребителя, в более сложных случаях логистическая цепь может иметь древовидную структуру» [98].
С вышеприведенным определением нельзя полностью согласиться, так как не уделяется должного внимания транспортным связям, существующим между участниками логистической цепи.
Логистическая цепь — это не просто линейно упорядоченное множество физических или юридических лиц, а последовательно сменяющиеся элементы: склад 1 - транспорт 1 — склад 2 - транспорт 2 - склад 3 - и т. д. (рис. 1.4). Говоря о логистической цепи поставок, нельзя не учитывать транспортную функцию, также как и нельзя анализировать складские комплексы отдельно от транспортного процесса. Логистическая цепь представляет собой совокупность перевозок грузов и перегрузочных складов, расположенных в пунктах взаимодействия разных видов транспорта (см. рис. 1.4). Обозначения на рисунке: СІ, С2, СЗ, Cn, Cm — перегрузочные склады в пунктах взаимодействия разных видов транспорта; ТІ, Т2, ТЗ, Тп—разные виды транспорта.
Именно перегрузочные склады являются объектами согласованной работы различных видов транспорта. Кроме того, складские комплексы работают при воздействии грузопотоков, которые подаются через транспорт.
Склад всегда является неотъемлемой частью транспортного процесса. Действительно, перемещение любых материальных потоков невозможно без концентрации в определенных местах необходимых запасов, для переработки которых и предназначены объекты, называемые складами. Очень часто считают, что продвижение грузопотока начинается с того момента, когда грузы погружены в транспортные средства (вагоны, автомобили, суда), однако, при этом не всегда учитывают такую операцию, как подготовка груза к доставке [72]. А эта операция, как правило, включает в себя не только сортировку, затаривание, упаковку и пакетирование грузов, но и информационное обеспечение транспортного процесса. Вот почему, складские комплексы выступают не только как аккумуляторы материальных ресурсов, а так же, как объекты концентрации информационных потоков.
Необходимость в складах существует на всех стадиях продвижения материального потока, начиная от источника сырья и заканчивая конечным потребителем готовой продукции [41] (рис. 1.5).
Причем, при транспортировке грузов может использоваться перевозка различными видами транспорта (мультимодальные перевозки). Что в свою очередь также подразумевает наличие перегрузочного склада, как объекта для перегрузки с одного вида транспорта на другой. Учитывая многоэтапность логистической цепи поставок, следует отметить наличие торговых посредников (оптовых и мелкооптовых предприятий, торговых брокеров и т.д.), которые могут принимать участие в транспортном процессе. Некоторые варианты логистических цепей, отображающие транспортировку грузов от грузоотправителя к грузополучателю, приведены на рис. 1.6 [72]. ГО Т Варианты логистических цепей, отображающих транспортировку грузов от грузоотправителя к грузополучателю Обозначения на этом рисунке: ГО — грузоотправитель (поставщики, производители готовой продукции); ГП- грузополучатель (потребитель готовой продукции); Т, ТІ, Т2 - транспортные предприятия, разные виды транспорта; ПС - перегрузочные склады в системах мультимодальных перевозок; ТП — торговые посредники (оптовые и мелкооптовые торговые предприятия, торговые брокеры);
Учитывая классификацию современных складов, приведённую в пункте 1.3, представляется, что участниками логистических цепочек, примеры которых приведены на рисунке 1.6, являются склады различного типа и назначения. Действительно, что может быть общего между складом готовой продукции крупного предприятия и распределительным складом торгового посредника или с перегрузочным складом на транспорте. На первый взгляд эти склады выполняют различные функции, а, следовательно, и назначения их различны. Например, склад на предприятии при первом рассмотрении играет роль накопителя готовой продукции, на который поступает вся продукция в потребительской или уже в транспортной таре, для последующей реализации. В действительности его назначение - подготовка и отгрузка транспортных партий готовой продукции. Срок хранения готовой продукции на складе предприятия может колебаться от 2 до 30 суток. Или же, например, распределительный склад крупного оптового торгового посредника, деятельность которого, в основном, заключается в грамотно организованной коммерческой деятельности и хорошо отлаженном механизме взаимодействия с мелкооптовыми фирмами и магазинами.
Однако, склады всех назначений, на любом этапе продвижения товаров, несмотря на разные области деятельности, в которых они функционируют, играют очень важную роль — они формируют, затем преобразовы-вают и расформировывают конечные грузопотоки. Так, склад готовой продукции предприятия не просто накапливает грузы, он подготавливает транспортные партии к дальнейшей транспортировке, а склад крупного торгового посредника разукомплектовывает крупные партии, сортирует их и формирует для каждого клиента партии с необходимыми ему параметрами. Перегрузочный склад на транспорте также преобразовывает параметры грузопотоков, что говорит нам об аналогичной функциональности складов различного назначения.
Представление складских комплексов как элементов логистической цепи позволяет видеть их не только как участников логистической системы, проводящих материальные потоки, а как важные звенья транспортного процесса [75]. Именно, со склада должен начинаться и складом должен заканчиваться любой транспортный процесс, вот тогда, можно говорить об эффективных грузопотоках, то есть тех, которые будут удовлетворять конечных потребителей. Итак, современные складские комплексы являются не только интегрированной составной частью, но и системообразующим звеном логистической цепи, в которой предусмотрены накопление, переработка и распределение как материального, так и информационных потоков [41].
Однако, влияние различных конфигураций логистических цепей на склады недостаточно изучено. Многообразие вариантов логистических цепей и их элементов требует дополнительных исследований. На железнодорожном транспорте влияние различных логистических цепей, участником которых он может выступать, на параметры грузопотоков, на вместимость и перерабатывающую способность складов также недостаточно исследовано.
Систематизация и классификация проблем взаимодействия транспорта и склада
Одно из направлений влияния транспортных систем на склад состоит в том, что количество грузов, единовременно находящихся в складе, меняется при каждом прибытии партии грузов (в этом заключается воздействие внешней системы транспорта прибытия) и при каждой операции выдачи транспортной партии со склада (в этом заключается влияние на склад системы транспорта отправления). Вместе с тем, запасы (количество хранящихся на складе грузов) и общая вместимость склада в свою очередь влияют на работу систем транспорта прибытия и отправления. Так, например, складские запасы достигли уровня общей вместимости склада, то есть склада «забит до отказа», свободных грузовых мест нет, при этом пришла новая партия транспортных средств под разгрузку, в этом случае возникает отказ в обслуживании и влечет за собой неэффективный простой транспортных средств, который будет увеличивать общее время доставки грузов. Возможна ситуация наоборот, на складе нет нужного груза или склад вообще пустой, при этом все системы (складская, транспорта отправления, грузополучатель) ожидают наступления события заполнения склада, то есть прибытия нужного груза, в процессе ожидания также простаивают транспортные и складские мощности. Потребная вместимость или величина складских запасов, которые необходимо иметь на складе влияют на параметры и общие затраты на строительство и эксплуатацию склада.
В настоящее время величина вместимости складов рассчитывается на основании нормативных сроков хранения грузов, установленных в нормах проектирования складов.
Например, для складов железнодорожных станций потребная вместимость определяется по методу, который можно описать в виде такой формулы: E = f{Q,T,[r4 ])-f[rv] р.!) где Q — годовой грузопоток транспортно-складского комплекса по прибытию или отправлению грузов, т/год; Т—число календарных дней в году; [zkp] — нормативный срок хранения грузов на складе по прибытию или отправлению, сутки. Нормы хранения грузов установлены, как правило, без достаточного научного обоснования, по опыту работы складов, без учета неравномер-ностей прибытия и отправления грузов.
Анализ показывает, что складские запасы являются некоторой функцией времени t и параметров грузопотоков прибытия Q4 и отправления грузов QPm со склада: I = F(t, Qnp, Qom) (3.2)
И поэтому должны устанавливаться в зависимости не от сроков хранения грузов, которые трудно обосновать, а в зависимости от закономерностей грузопотоков прибытия и отправления грузов со складов.
Закономерности грузопотоков прибытия и отправления исследованы и достаточно хорошо освещены в трудах многих учёных-транспортников (Угрюмов А. К., Федотов Н. И., Правдин Н.В., Негрей В.Я. Грунтов П. С, Ярошевич В. П.и др.), основные из них описаны в п. 3.5.
Поскольку прибытие и отправление грузов представляет собой, как правило, процессы независимые и стохастические, то складские запасы грузов, фактически находящиеся на складе, все время, каждый день, меняются также вероятностным образом.
Для уже построенного и действующего склада его вместимость есть величина постоянная: Е - const, а фактические запасы грузов меняются в функции от времени (рис. 3.4).
Рисунок 3.4 Пример функция складских запасов I=F(t) Если известен вид функции запасов J=F(t), то можно, интегрируя эту функцию по времени, определить суммарное количество грузов, хранившееся на складе, а затем вычислить средний запас грузов: r=±r)F(0 , (3.3) о где Т - продолжительность периода исследования складских запасов, сутки. Поскольку выразить функцию I F(t) в аналитическом виде в большинстве случаев очень сложно, для вычисления интеграла в выражении (3.3) могут быть использованы полигон значений I(t), а количество груза, хранившееся на складе можно определить, применив формулу трапеции: где 10, /к - начальный и конечный запасы грузов в складе; At - величина временного интервала; к — число временных интервалов. При необходимости среднее время пребывания грузов на складе можно определить по формулам: где Я — средняя интенсивность поступления грузов на склад. Среднюю величину запасов грузов на складе за период Г можно определить по формуле: о где /0 — некоторый начальный запас грузов;
Q Q — величины прибытия и выдачи грузов со склада, являюпщеся функциями от времени t. Таким образом, проблема определения складских запасов и вместимости носит сложный комплексный характер. Определение этих величин требует разработки достоверных методов расчетов, основанных на изучении колебаний и закономерностей внешних грузопотоков прибытия и отправления грузов.
Взаимодействие складской системы (W)n транспортной системы (К) (на примере железнодорожного транспорта) в общем виде представляет собой взаимовыгодный обмен материальными и информационными потоками. В диссертационной работе наибольший интерес представляет проблема передачи материального потока, а проблема обмена информационными потоками между транспортом и складом может быть темой отдельного исследования, и в данном случае она не рассматривается.
Внешние воздействия R — системы состоят в сообщении соответствующей информации складу о подаче вагонов с грузами на погрузо-выгрузочный фронт склада. Ответная реакция W — системы выражается в подготовке технических средств и бригады грузчиков для предстоящей разгрузки вагонов, иными словами система W переводит себя в состояние, соответствующего оказанному на неё воздействию.
Модель работы склада штучных грузов на основе теории массового обслуживания
Все параметры и общие затраты на строительство и эксплуатацию склада в значительной мере зависят от его вместимости, для возможности приема определенного количества груза и накопления его в ожидании подхода транспорта.
Для практического применения при проектировании транспортно-складских комплексов, разработаны как простые, так и более сложные, но более точные рабочие методы определения расчетной величины вместимости складов. Один из методов ее определения основан на теории массового обслуживания.
При этом, транспортно — складской комплекс рассматривается как многоканальная система массового обслуживания с отказами. «Отказом» в данном случае считается событие, состоящее в том, что зона складирования на складе полностью заполнена грузами, и очередную партию прибывших в вагонах грузов принять на склад невозможно. Это соответствует случаю, когда груз, не обслуженный на станции, простаивает длительное время на подходах к ней.
За «заявку», требующую «обслуживания» принимается транспортная партия грузов, равная вместимости одного вагона.
Процесс «обслуживания заявок» в рассматриваемом случае представляет собой пребывание груза на складе в ожидании грузополучателя в течение среднего времени Гц» так что поток обслуживания грузов на складе:
Грузопоток выдачи со склада увеличивается по мере заполнения склада грузом. «Каналом обслуживания» будем считать часть зоны хранения, равную вместимости одного вагона. Вместимость склада в вагонах (число «каналов») обозначим п. Зона хранения грузов может находиться в одном из множества состояний в зависимости от загруженности хранилища { Wt}: Wo - на складе не занято ни одно место груза (нет ни одной транспортной партии); Wj — на складе имеется груз из одного вагона; W2 - на складе имеется груз из двух вагонов; Wk - на складе имеется груз из к вагонов {к мест занято, остальные (п-к) мест свободны W„ - на складе имеется груз из п вагонов (все п мест в зоне хранения заняты, свободных мест нет). Размеченный граф состояний и переходов складской системы из одних состояний в другие для такой постановки задачи показан на рисунке 2.10.
Из каждого /-го состояния в другое, находящееся справа от него по графу состояний, т.е. в (i+l) — состояние, система переходит с интенсивностью X — в тот момент, когда в зону хранения принимается груз из очередного вагона. Переход складской системы из каждого 1-го состояния справа налево по графу состояний, т.е. в (/-1) состояние осуществляется с интенсивностью kfj, где к — число занятых мест складирования в /-м состоянии. Таким образом, поток отправляющихся грузов со склада будет равен: Qom=k-v (4.2) Из формулы видна прямая зависимость грузопотока отправления от количества груза на складе. Вероятность того, что зона складирования грузов будет вся свободна (в складе не занято ни одного места хранения) можно определить по формуле: P(W0) = (1+-+- T+— 1-+...+- -+...+- -)-1 (4.3) /і 2ц2 2-3- цг к\-цк п\цп) К } или, с учетом формулы (4.1) ЛУ lV Яктк Л"т" , РТО = (1+Я +—5L+_ +...+_ +...+_ i)- } (4.4) 2 2-3 к\ п\ где Л - интенсивность входящего вагонопотока. Вероятность того, что в складе будет находиться груз из двух вагонов (к=2): Р&Я Цг-РФо), (4.5) Вероятность того, что в складе будет іюходиться груз из к вагонов (к п): P(Wk) = P(W0) (4.6) к\ Вероятность того, что зона хранения будет заполнена полностью, т.е. в ней будет находиться п транспортных партий грузов, равных по величине вместимости одного вагона: Р(Ю = -Р(.Ю (4.7) Теперь можно определить вероятность того, что зона складирования грузов заполнена не полностью и вновь прибывшая партия грузов может быть принята на склад: Р( /7)=1- Р(Ж0) (4.8) и! Действительная перерабатывающая способность склада, с учетом возможности его переполнения грузами {к=п) определится по формуле: Лктк =Л-(1-- ЛВД,ваг/сут (4.9) Среднее число занятых мест на складе можно определить по формуле: R=±k PW) = ±k. P{W0) = P(W0) (4.10) По-другому среднее число занятых мест на складе можно вычислить следующим образом: R = ncym/M = ncymrxp=A l- P(WQ))rxp (4.11)
Практическое применение этого метода определения вместимости склада может быть затруднено ввиду сложности вычисления отдельных членов и сумм ряда при больших значениях п: Обозначая средний запас грузов на складе /=Я тхр выражение для вероятности (4.3) того, что зона хранения грузов совершенно пустая, можно записать в таком упрощенном виде:
