Содержание к диссертации
Введение 6
1 Анализ существующих схем движения угольною сырья от зарождения потока до потребиеля 12
1.1 Анализ состояния и тенденций развития углепромышленною комплекса в современных экономических системах 12
1.2 Теоретические и методические основы создания транспортно-технологических модулей 15
1.3 Анализ предпосылок формирования транспортно-технологических модулей в угледобывающих реї ионах 20
1.4 Анализ состояния и направлений развития логистических концепций в товародвиженческих процессах угольной продукции 26
1.5 Выводы, цель и задачи исследования 31
2 Обоснование сруктурь нитрирующею ранспорно тсхнолої ического модуля (ТТМ) 33
2.1 Описание структуры интегрирующеютранспортно-тсхнологическої о модуля 33
2.2 Содержательное описание интегрирующего транспортно-технологического модуля 38
2.3 Алгоритмы расчета технического оснащения интегрирующих транспортно-технолої ических модулей 44
2.4 Выводы 47
3 Параметрическое описание интеїрирушщихтранспорно технологических модулей и меюдм определении их основных параметров 49
3.1 Параметрическое описание интегрирующих транспортно-технологических модулей 49
3.2 Обоснование математических методов исследования интегрирующих транспортно-технологических модулей
3.3 Разработка алгоритма оценки надежности стохастических процессов интеїрирующих транспортно-технологических модулей 59
3.3.1 Задачи исследования надежности стохастических процессов интсфирующих транспортно-технологических модулей 59
3.3.2 Характеристика с позиций теории надёжности особенностей создания и функционирования в конкретных условиях транспортно-технологических модулей 61
3.3.3 Понятие отказа и восстановления в интефирующем траиспортно-технологическом модуле 62
3.3.4 Требования к модели транспортно-технолої ических модулей 65
3.3.5. Определение надежности элементов транспортно технолог! ических модулей как сложной системы материальных объектов. 65
3.4 Определение эксплуатационных характеристик транспортно-технологических модулей 70
3.4.1 Методические основы определения экспериментальных характеристик надежности элементов транспортно-технологических модулей и системы в целом
3.4.2 Определение показателей надежности подсистем транспортно-технологических модулей 72
3.4.3 Определение максимальной часовой производительности подсистем ТТМ 84
3.4.4 Алгоритм определения перерабатывающей способности транспортно-технологических модулей 88
3.6 Выводы 89 Исследование эффективности работы реальных и модельных интегрирующих транспортио-технологнческих модулей 92
4.1 Алгоритм исследования надежности работы элементов транспортно-технологических модулей 92
4.2 Исследование надежности элементов в подсистеме погрузки угля 94
4.3 Исследование надежности элементов и комплексов вьпрузки массовых грузов 98
4.4 Выводы 111
5 Оншмпацш структуры интегрирующих ранепортно технологических модулей 112
5.1 Обоснование математических методов оптимизации структуры транспортно- технологических модулей 112
5.2 Обоснование целевой функции для оптимизации параметров транспортно-технологических модулей 114
5.3 Алгоритмы синтеза вариантов структур и оптимизации транспортно-технологических модулей 117
5.4 Исходные данные для оптимизации структур транспортно-технологических модулей 120
5.5 Формирование структуры системы по заданному уровню надежности без учета затрат на её формирование и эксплуатацию 121
5.6 Формирование структуры системы транспортно-технологических модулей по заданному уровню надежности с учетом затрат на сё повышение 123
5.7 Формирование структуры системы транспортно технологических модулей при заданных суммарных приведенных затратах 128
5.8 Формирование структуры транспорт! о технологических модулей при заданных суммарных приведенных затратах с учетом затрат на простой подвижного состава в ней 131
5.9 Формирование структуры транспортно-технологичсских модулей по минимуму удельных суммарных приведенных затрат с учетом затрат на простой подвижного состава в ней 136
5.10 Выводы 137
6 Расчет экономической эффективности при выборе вида ранспорта в инегрирующнх транспорт-технологичсских модулях на реальных объектах 139
6.1 Выбор вида транспорта на полигоне (на примере ОАО «ОУК «Южкузбассуголь») 139
6.1.1 Краткая характеристика объекта 140
6.1.2 Краткая характеристика потребителей и поставщиков. 140
6.1.3 Характеристика схемы железных и автомобильных дорог на полигоне обслуживания (по области) 141
6.1.4 Техническое оснащение фронтов погрузки, выгрузки и складов угля 143
6.1.5 Объемы поставок угля потребителям 144
6.2 Обоснование выбора вида транспорта для короткопробежных грузов 147
6.3 Выводы 151
Заключение 153
Библиография по теме диссертации 155
Приложения 165
Материалы по внедрению 1
Введение к работе
Актуальность исследования. 13 «Энергетической стратегии России на период до 2020 года» мюльная отрасль выделена как неотъемлемая часть топливно-энергетического комплекса России, так как уголь, являясь альтернативой нефтегазовому топливу, обеспечивает стратегическую энергетическую безопасность страны. В настоящее время в угольной отрасли основное внимание уделяется наращиванию объёмов добычи угля с темпами 4 - 5 % в год. Угледобывающая промышленность Кузбасса определила инфраструктуру экономики региона, как в части размещения производительных сил, так и в части формирования социально-экономической структуры. До настоящего времени основное внимание уделялось собственно добыче угля и преимущественному вывозу за пределы региона без какой-либо переработки. Имеющиеся предприятия по переработке рядовых углей размещались на периферии населенных пунктов (вблизи размещения трудовых ресурсов) и обслуживали группу угледобывающих предприятий. Такое удаление предприятий переработки от мест добычи сопровождалось существенным удорожанием готового продукта за счет: оплаты железнодорожных тарифов при перевозке угля от места добычи до предприятий переработки, необходимости создавал значительные запасы, как в пунктах добычи угля, так и в пунктах его переработки.
В новых хозяйственных условиях все большее значение придается коммерческим (потребительским) свойствам продукции угледобывающей отрасли. Вместе с тем стоит вопрос о развитии социальной структуры региона и улучшении его экономическою состояния. Встал вопрос о развитии инфраструктуры угольных предприятий в части создания предприятий первичной переработки угля в непосредственной близости 01 мест добычи. Это возможно на основе развития единой инфраструктуры по средством интеграции угледобывающих и углеперерабатывающих предприятий в добывающем регионе. Однако существующие методические основы формирования и функционирования таких единых структур соединяющих процессы операций погрузки, вьпрузки, хранения и транспортировки горной массы в единый технологический поток с учетом ценовой конъюнктуры и конкуренции на рынке энергоносителей на внутреннем и внешнеторговом рынках не в полной мере изучены и не соответствуют потребностям рыночной экономики.
Актуальность решения научно-практической задачи разработки и реализации моделей транспортио-технологических модулей, а также оптимизации структуры и параметров модулей с учётом их недостаточной методологической, теоретической и практической проработки, определили выбор темы диссертационного исследования.
Работа выполнена в соответствии с планом корректировки «Программы экономическою и социального развития Кемеровской области на 2005-2010 г.г.», а также рассматривается при разработке проекта «Стратегии развития Кемеровской области до 2020 года по разделу «Топливная промышленность» с учетом необходимости увеличения доли угля в знеретическом балансе страны».
Цель дисссрацисшЕо работы - формирование вариантов структуры транспортно-технологических модулей (ТГМ) углепромышленных комплексов и её оптимизация для обеспечения экономической эффективности функционирования угольного комплекса региона и повышения ею конкурентоспособности на внутреннем и внешнеторговом рынках.
Исходными данными для оптимизации процессов в ТТМ являются объемы добычи и выпуска угольной продукции различной номенклатуры определенной потребностями рынка, а так же существующая нормативная база комплексов.
Этим определены задачи исследовании: 1) обосновать структуру транспортио-технологических модулей с использованием логистической концепции движения угольной продукции в углепромышленном комплексе; 2) разработать математическую модель транспортно-технологических модулей и алгоритмы определения их основных параметров в терминах теории надежности; 3) разработать алгоритм управления параметрами надежности и производительности транспортно-техноло ических модулей; 4) синтез альтернативных структур транспортно-технологических модулей и их оптимизация по многокритериальной задаче; 5) обосновать социально-экономическую эффективность внедрения транспортно-технологических модулей и средств транспорта на реальных объектах.
Методы выполнении работы: В работе использованы методы теории сложных систем, массового обслуживания, логистики, надежности, системного анализа, линейного и динамического программирования, математической статистики, имитационного моделирования и натурные эксперименты.
Научная новизна работы. 1. Предложен новый объект исследования и оптимизации (ТТМ), включающий совокупность машин, механизмов, устройств, подвижною состава и предназначенный для транспортирования угля от мест добычи до предприятий переработки, отличающийся переходом от фрагментарною планирования работы отдельных механизмов и устройств к .интегрированной системе взаимодействующих элементов ТТМ обеспечивающий реализацию непрерывного процесса товародвижения между корреспондирующими пунктами. 2. Математическая модель ТТМ, адекватность которой относительно реальною объекта обеспечивается на основе теории сложных систем и исследования операций. 3. Алгоритмы определения основных параметров ТТМ, базируются на минимизации суммарных приведенных затрат и учёте ограничений по производительности подсистем и модуля в целом, по интенсивности технических и техноло ических отказов последовательных (основных), резервированных и комбинированных структур. 4. Методика синтеза транспортно-технологических модулей на основе принципа равнонадежности их подсистем. 5. Оптимальные структуры транспортно-технологических модулей, эффективность внедрения которых подтверждена расчётным экономическим эффектом.
Практическая значимость. Структуры транспортно-технологических модулей и алгоритмы их оптимизации обеспечивают проектирование и эксплуатацию ТТМ, выпуск угольной продукции с заданными угольным рынком параметрами, получение экономического эффекта за счет: снижения потерь угля при многочисленных перевалках между операциями технологического процесса; снижения до минимума оперативных запасов в производственной и транспортно-складской инфраструктуре промышленного комплекса; получения дополнительной экономии при сокращении времени нахождения угля на предприятиях; повышения конкурентоспособности продукции предприятий за счет повышения коммерческих свойств конечного продукта.
Создание предприятий переработки угля позволит создать значительной количество рабочих мест, увеличить доход от продажи продукции, следовательно обеспечить дополнительные налоговые поступления в бюджет региона, улучшить экологическую ситуацию в городах, создать условия для рекультивации территорий в местах добычи.
Реализация результатов рабопл. Основные положения диссертационной работы использованы: при расчете рациональной системы доставки угля от мест зарождения потока до ЦОФ и ОФ на примере ОАО УК «Южкузбассуголь» и Таллинскою разреза; в ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет» - в практических занятиях и дипломном проектировании; в итоговом документе по международному сетевому проекту Tempus NP22243-2001 «Построение европейско-российско-украинской сетевой структуры для передачи опыта и «ноу-хау» в области углубленной экономической подготовки инженеров». Достоверность реализации практических разработок подтверждается справками и актами о внедрении. Предмет зайцы. На защиту выносится методика создания, исследования и оптимизации структуры транспортно-технологических модулей, базирующаяся на теории логистическою подхода к управлению технологическими процессами грузодвижения между предприятиями добычи и переработки угля и потребителями.
Личный вклад автора заключается в том, что сформирован новый объект исследования - транспортно-технологический модуль; обоснована целесообразность ею создания, проведена оптимизация структур ТТМ на примере угольных предприятий Кузбасса; проведена оценка соответствия основных результатов исследований на реальных объектах, проведены натурные обследования и экономические расчеты предлагаемых структур ТТМ, обоснована товаропроводящая способность ТТМ как результат взаимодействия процессов и операций порузки, разгрузки, хранения и транспортировки угля в едином технологическом потоке модуля с учётом заданных параметров продукции угольной отрасли.
Апробация работы. Материалы диссертации, её основные положения и результат докладывались: на III международной научно-практической конференции «Перспективы развития горнодобывающей промышленности» (апрель 1996 г. Новокузнецк); на региональном научно-техническом совещании « аучно-технический потенциал строительно! о комплекса Кузбасса» (апрель 1999 г., Новокузнецк); на V международной научно-практической конференции « Перспективы развития орнодобывающей промышленности» (май 1998 г., Новокузнецк); на международной научно-практической конференции «Современные проблемы и пути развития металлургии» (декабрь 1998 г., Новокузнецк); на научно-методических семинарах по международному сетевому проекту Tempus NP22243-2001 «Построение европейско-российско-украинской сетевой структуры для передачи опыта и «ноу-хау» в области углубленной экономической подготовки инженеров» (июль 2002 г., Падеборн, Германия; октябрь 2002 г., Мариуполь, Украина; март 2003 г., Новокузнецк, Россия; апрель 2003 г., Хабаровск, Россия; июль 2003 г., Гронингсн, Нидерланды; сентябрь 2003 г., Ростов-на-Дону, Россия; октябрь 2003 г., Магнитогорск, Россия; февраль 2004 г., Липецк, Россия); на межрегиональной научно-практической конференции «Финансово-экономическая самодостаточность регионов» (13-14 февраля 2003 г., Кемерово); на научно-практической конференции «Промтранспорт-2005» (1-3 марта 2005 г., КВЦ «Сокольники», Москва); на Международной научно-технической конференции «Качество. Инновации. Наука. Образование» СибАДИ (16 - 17 ноября 2005 г., Омск).
Публикации по теме диссершции. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе одна монография, три статьи в научно-технических сборниках, девять работ в сборниках материалов международных и межрегиональных научно-практических конференций и совещаний.
Структура и объем рабом. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и заключения, содержит 155 с основною текста, список литературы из 105 наименований и приложения на 28 страницах.
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, кандидату технических наук, доценту Смирнову П.В., доктору технических наук, профессору Фрянову В.Н. за методическую помощь при выполнении работы и Заслуженному деятелю науки и техники, доктору технических наук, профессору Мыпшяеву Л.П. за ценные замечания, сделанные при доработке диссертации и формулировке её основных концепций.
