Оптимизация параметров работы транспортно-складских комплексов

Анализ научных работ [1–4] показывает, что при определении параметров работы транспортноскладских комплексов используются затратные критерии оптимизации в качестве локального оптимума, обеспечивающего минимальные затраты складских комплексов на выполнение погрузочноразгрузочных операций, но при этом не учитываются в совокупности потери транспортных организаций, связанных с простоем подвижного состава при выполнении разгрузочных работ [5 – 9].

С позиции системного подхода задачей организации транспортных и технологических работ в складских комплексах является определение производительности, при которой будет обеспечиваться оптимизация суммарных затрат в виде минимальных потерь всех участников транспортного процесса [10 – 14].

Проблемность ситуации заключается в том, что, с одной стороны, избыточные разгрузочные средства приводят к их простоям и снижению эффективности работы транспортно-складских комплексов. С другой стороны, недостаточное количество механизмов приводит к увеличению простоев подвижного состава. Это отрицательно влияет на эффективность работы всех участников транспортного процесса. При этом снижается интенсивность прохождения грузопотока через логистические цепи [15 – 21].

Сложившиеся противоречия определяют необходимость проведения дополнительных исследований для установления критерия оптимизации при определении параметров работы транспортноскладских комплексов.

Таким образом, целью исследования является оптимизация параметров работы транспортноскладских комплексов на основе разработки методики расчёта оптимального количества погрузочно-разгрузочных механизмов и постов.

Объем комплексных затрат определяется как сумма произведений времени простев автотранспорта под погрузкой-разгрузкой, времени работы погрузочно-разгрузочных механизмов, времени вынужденного простоя погрузочно-разгрузочных механизмов и времени сверхнормативного простоя подвижного состава под погрузкой-разгрузкой свыше планового времени выполнения работ на величину издержек на выполнение соответствующих работ [14, 15].

Учитывая методики авторов [16–18] для обоснования оптимальных параметров транспортно-складских комплексов разработана целевая функция на основе критерия минимума суммарных затрат [18, 19]:

Z ocyzd = F ( n^O kp^,nOn^,Zcyzd ( n^o kp^,n°n ) ) ^ min, ⁽¹⁾ где Z^o_cvzd – минимальные совокупные затраты, руб; n^o крj – количество погрузочно-разгрузочных механизмов на одном посту, ед.; n^o п – количество погрузочно-разгрузочных постов, ед.

Эффективность и производительность работы транспортно-складских комплексов зависит от количества погрузочно-разгрузочных механизмов на одном погрузочно-разгрузочном посту для од- ного транспортного средства и количества погрузочно-разгрузочных постов в складском комплексе [20, 21].

Установлено, что выбор способа расчета оптимальных критериев работы зависит от соотношения интервалов прихода подвижного состава под погрузку-разгрузку и периода их планового обслуживания. Моделирование позволило выявить три возможных варианта соотношения показателей:

+ S n n - t ) = n kpj

= St + s_V i t_nl + S n k I - St. n kpj

где I_c – интервал движения транспортных средств,

ч.

ⁿ o kpj =

S ci t nl

–

организуется непрерывная работа транс-

S zi I c

портно-складского комплекса при одном погрузочно-разгрузочном механизме и заданного потока прибывающего подвижного состава;

– продолжительность планового времени погрузки-разгрузки подвижного состава меньше интервалов их движения;

– плановая продолжительность разгрузочных работ и подвижного состава больше интервалов их движения.

Для каждого случая разработаны функции общих затрат, на основе которых, используя методы функционального анализа, определены выра-

Вариант 3

7 = 7+7+7 cvz    ci Cl ⁺ ^ Vi ⁺ zizi

„     nkpj ⁺ n kpI

+Svitpl nkpj + nkpI

Scitnl    + Svitnl1 kpj + nkpj + nkpI      nkpj

⁺ S zi ( n kpj

tnl nkpj+ nkpI

S_clt_nl                S zi t nl ( n kpj ⁺ n kpI ) S zi t nl ( n kpj ⁺ n kpI )

--⁺ S vt t nl ⁺----—--------—------ n kpj ⁺ n kpI                    n kpI                n kpj ⁺ n kpI

S ci t nl n kpj ⁺ n kpI

⁺ S vi t nl

S zi t nl n kpj n kpI

Sziitnl,

жения для расчета оптимального количества грузочно-разгрузочных механизмов.

Вариант 1

по-

S ci t пl    S vi t nl n kpj

Zcvz   Zci + Zvi + Zzi +          + nkpj nkpj

⁺ S z_i n Kpj⁽ t nl ^-—) =                     (2)

n kpj

= — + S vi t nl + S n.J . - S zi t nl , n kpj

^kpj =

где Z сi – расходы в связи с простоем подвижного состава под погрузочно-разгрузочными операция-

ми в пределах планового времени на погрузочноразгрузочные работы за все время простоя одного

где n крI – количество механизмов для загрузки и разгрузки, необходимых для устранения очереди, ед.

n ° _kpj = -(2 n^ +¹_л l( 2 n_kp ,)² - 4 f n2_kpl - S c in kpL ) , (7) kpj kpI kpI kpI

² V V S zi J

На рис. 1–3 представлены составляющие и суммарные затраты для различных вариантов соотношения планового времени прибывания транспортных средств и интервалов их движения: плановая продолжительность разгрузки подвижного состава равна интервалам их движения; изменение затрат в случае резерва времени погрузки-разгрузки; изменение затрат в случае, когда плановая продолжительность разгрузки подвижного состава больше интервалов их движения.

При возникновении очереди организуются дополнительные погрузочно-разгрузочные пункты:

транспортного средства под погрузочно-разгрузочными работами с учётом нормы потерь S с (руб./ч); Z vi – расходы на работу погрузочноразгрузочного механизма с учётом нормы затрат (руб./ч); Z zi –расходы в связи с вынужденным простоем каждого погрузочно-разгрузочного меха-

n

n kpI n^' kp ,

где n ° _п - дополнительные погрузочно-разгрузочные посты, ед.; n k _p - максимальное количество

погрузочно-разгрузочных постов, ед.

С учетом возможных ограничений макси-

низма в период отсутствия подвижного состава, с учётом нормы затрат (руб./ч); S сi , S vi , S zi – величина издержек на выполнение соответствующих работ, руб.; t_пl – плановое время обслуживания транс-

мального количества погрузочно-разгрузочных пунктов на складских комплексах рациональное количество постов составит:

портного средства одним погрузочно-разгрузочным механизмом, ч.

Вариант 2

°

, n n , при n n >  n „ ^; , n ° , при n ° ^ n кр .

S ci t nl    S vi t nl n kpj

Zcvz Zci + Zvi + Zzi         +          + nkpj nkpj

(9) где n^* п – рациональное количество постов, ед.

Таким образом, при определении оптимальных параметров работы следует использовать затратные критерии. Установлено, что при средних

Рис. 1. Изменение затрат в случае t пл = I с

Рис. 2. Изменение затрат в случае t пл < I с

Рис. 3. Изменение затрат в случае tпл>Iс значениях интенсивности прибытия транспортных средств под погрузку-разгрузку (50 ед./ч), вместимости одного транспортного средства (10 т) и нормативного времени разгрузки (2 мин) одного европоддона механизированным способом одним разгрузочным механизмом, необходимо 2 разгрузочных средства на одном разгрузочном посту для одновременной погрузки-разгрузки одного транспортного средства. При использовании одного погрузочного механизма среднее время разгрузки одного транспортного средства равно плановому значению.

Выводы

Установлено, что в случае, когда плановое время разгрузки подвижного состава больше интервала их прибытия, один пункт погрузки-разгрузки не будет обеспечивать своевременной разгрузки всех прибывающих автотранспортных средств. Для ликвидации очереди на складском комплексе необходимо использовать дополнительный пункт также с одним погрузочным механизмом. Количество разгрузочных средств, при котором будет обеспечено отсутствие очереди ожидающих выгрузки автотранспортных средств, составит 1,4 ед., а оптимальное количество разгрузочных средств на одном посту составит 1,6 ед. С учетом ограничений (9), оптимальное количество разгрузочных средств для работы на одном посту составит 2 ед. При двух разгрузочных постах очередь на разгрузку отсутствует, так как интервал движения транспортных средств больше планового времени на погрузку-разгрузку. Установлено, что суммарная экономия затрат и потерь транспортных компаний и терминального комплекса при организации разгрузки транспортных средств двумя погрузчиками на одном разгрузочном посту по сравнению с разгрузкой на двух разгрузочных постах составляет 23 %. Полученный эффект получен за счет снижения вынужденного простоя разгрузочных средств в ожидании транспорта для выгрузки.

Обсуждение и применение

Результаты исследований показывают, что добавление дополнительного количества погрузочно-разгрузочных механизмов на посту обеспечивает сокращение планового времени на выполнение погрузочно-разгрузочных работ, что в первом и втором вариантах приводит к непроизводительным простоям погрузочно-разгрузочных механизмов и связанных с этим потерям транспортно-складских комплексов, а также обеспечивает сокращение времени нахождения подвижного состава под погрузочно-разгрузочными операциями. Увеличение количества погрузочно-разгрузочных механизмов в третьем случае позволяет ликвидировать сверхнормативные простои подвижного состава в очереди на погрузку-разгрузку, за которые администрация складского комплекса уплачи- вает владельцу транспортного средства штраф за весь период сверхнормативного простоя.

С учётом приведенной зависимости совокупных затрат от количества погрузочно-разгрузочных механизмов устанавливается такое их количество, при котором суммарные затраты на работу и непроизводительные простои транспортноскладских комплексов и потери транспортных организаций будут минимальными.

Статья выполнена при поддержке Правительства РФ (Постановление №211 от 16.03.2013 г.), соглашение № 02.A03.21.0011.