Пути повышения эффективности зарубежной лесозаготовительной техники

Рациональное планирование потребности по номенклатуре и объему запасных частей (ЗПЧ) и эксплуатационных материалов (ЭМ), оптимизация управления их запасами требуют нового уровня научных исследований, оценки, мониторинга, совершенствования и управления системой обеспечения ЗПЧ и ЭМ лесозаготовительной техники, особенно для зарубежных лесозаготовительных машин (ЛЗМ), общее количество и доля которых в лесной отрасли неуклонно возрастают. Так, парк зарубежных ЛЗМ обеспечивает более 60 % всего объема заготовляемой древесины в РК.

Современные зарубежные ЛЗМ (в РК свыше 50 % составляют ЛЗМ фирмы «John Deere» («Timberjack»)) обладают высокой производительностью и надежностью, но одновременно предъявляют повышенные требования к техническому обслуживанию и ремонту, требуя технического сервиса высокого уровня. При этом нормативная база при эксплуатации техники, особенно зарубежных ЛЗМ, по расходу и обеспечению ЗПЧ и ЭМ в условиях РФ устарела или полностью отсутствует, и работы по ее обновлению и созданию проводятся не в полном объеме или не осуществляются совсем [1].

С целью повышения эффективности технической эксплуатации лесозаготовительной техники, в первую очередь зарубежных ЛЗМ, и с учетом анализа современного состояния научных и практических работ по созданию, поддержанию и совершенствованию системы обеспечения техники ЗПЧ и ЭМ сформировано дерево целей и задач повышения эффективности ЛЗМ путем оптимизации резервирования и поставок запасных частей и материалов, представленное на рис. 1.

Эффективность процесса резервирования ЗПЧ и ЭМ на складе предприятия можно оценить следующей функцией затрат (общий вид):

H ( X > = E min { C^ -} , i

где Xi - оптимальное число запчастей г -го наименования, соответствующих минимуму суммарных затрат на резервирование и эксплуатацию Q машин, шт.; C Xi – суммарные ожидаемые затраты на эксплуатацию парка из Q машин и от резервирования Х деталей i -го наименования, руб.

Рис. 1. Дерево целей и задач повышения экономической эффективности технической эксплуатации лесозаготовительных машин путем минимизации затрат, связанных с обеспечением ЗПЧ и ЭМ

Затраты на эксплуатацию парка из Q машин и на резервирование Х деталей i -го наименования можно представить следующей целевой функцией:

C xi = R i + R 2 i + D i + S i ^ min, (2)

где R 1 i – затраты на устранение отказа ЛЗМ при наличии запчасти i -го наименования на складе лесозаготовительного предприятия, руб.; R 2 i – затраты на устранение отказа ЛЗМ при отсутствии запчасти i -го наименования на складе лесозаготовительного предприятия, руб.; D i – экономические потери предприятия от простоя ЛЗМ при отказе детали i -го наименования, руб.; S i – затраты предприятия на резервирование X i деталей i -го наименования, руб.

Целевая функция (2) носит вероятностный характер, зависящий от первоначального числа зарезервированных X i * ЗПЧ и ЭМ, времени простоя ЛЗМ в случае отказа детали и, следовательно, экономических потерь предприятия от простоя ЛЗМ. В свою очередь, продолжительность простоев ЛЗМ зависит от наработки на отказ и наличия в резерве ЗПЧ и ЭМ, что определяет стохастический характер модели. Кроме того, на результат целевой функции оказывает влияние и период времени T , на который планируется резерв.

Промежутки времени между возникновениями спроса (наработками ЛЗМ до отказа детали) на зарезервированные ЗПЧ или ЭМ являются независимыми случайными величинами, обычно имеющими одно из распределений: нормальное, логнормальное, Вейбулла и реже экспоненциальное.

В основе структуры функционирования математической модели определения величины резерва ЗПЧ и ЭМ используется дискретнособытийное имитационное моделирование, отражающее развитие модели системы во времени с использованием подхода «продвижения времени от события к событию».

Графическая интерпретация математической модели многономенклатурного резервирования запасных частей и эксплуатационных материалов приведена на рис. 2.

Рис. 2. Графическая интерпретация математической модели многономенклатурного резервирования ЗПЧ и ЭМ

Эффективность процесса распределения ЗПЧ по пунктам хранения можно оценить следующей функцией потерь времени при устранении отказов (общий вид):

T * ( X i ) = у min T ( X i ) , i

где X i – вектор оптимального распределения количества ЗПЧ i -х наименований, соответствующих минимуму суммарных потерь времени на устранение отказов ЛЗМ.

Век т ор оптимального распределения числа ЗПЧ X _i является управляемой переменной, имеющей вид:

X i = { x i , X 2 , K ,X m , k ,X m } ,           (4)

где x 1 , K , x m , K , x M – количество запасных частей на каждом m -м пункте хранения, шт. ( m = 0, M ) .

Суммарные потери времени на снабжение территориально распределенных ЛЗМ при возникновении отказа за счет распределенных по

Пути повышения эффективности зарубежной лесозаготовительной техники

пунктам хранения ЗПЧ i -го наименования можно представить следующей целевой функцией:

T xi = t i , j + 1 1 i , m , j + 1 2 i ^ min,           (5)

где ti,j – затраты времени на доставку необходимой ЗПЧ i-го наименования, находящейся непосредственно на месте эксплуатации j-й ЛЗМ, час; t1i,m, j – затраты времени на доставку необходимой ЗПЧ i-го наименования, находящейся на ближайшем пункте хранения m, до j-й ЛЗМ, у которой произошел отказ, час; t2i – затраты времени на доставку требуемой i-й ЗПЧ из внешнего источника, час.

В основе структуры функционирования математической модели определения количества резервируемых ЗПЧ на каждом пункте хранения m используется дискретно-событийное имитационное моделирование, отражающее развитие модели системы во времени с использованием подхода «продвижения времени от события к событию».

Рис. 3. Алгоритм поиска оптимального транспортного средства для доставки многономенклатурного комплекта ЗПЧ и ЭМ

Применение имитационного моделирования исключает возможность аналитического решения задачи классическими методами дифференциального и вариационного исчисления. Следует заметить, что целевая функция (3) может иметь множество экстремумов и вектор управляемых переменных может принимать только дискретные значения. При возможности существования множества экстремумов существует необходимость поиска глобального экстремума, который реализуется методом случайного поиска.

Эффективность процесса поставки многономенклатурного резерва ЗПЧ и ЭМ можно представить целевой функцией следующего вида:

• 1    n^ g ■ в ( NU 1 )

L = — T ' E W s i' k ' _ч⁷ 'Et ⁺ 1Г min , (6)

• ²    i = 1 T V i = 1 k i )

где L – суммарные затраты в единицу времени на обеспечение снабжения лесозаготовительного предприятия многономенклатурным резервом ЗПЧ и ЭМ по системе кратных периодов, руб.; T – периодичность осуществления поставок, мес.; n – число одновременно поставляемых от поставщика ЗПЧ и ЭМ i-го наименования (n = 1,N); p - средний спрос за месяц, шт./мес.; si – цена хранения в течение месяца, руб./мес.; ki – кратность включения в комплект поставки ЗПЧ или ЭМ i-го наименования (k = 1, 2, …); g – стоимость поставки ЗПЧ и ЭМ (постоянная составляющая затрат на организацию поставки), руб.; у - коэффициент увеличения стоимости поставки ЗПЧ и ЭМ в зависимости от их числа при поставке, шт.-1; Pj - доля дополнительных затрат при поставке ЗПЧ и ЭМ в зависимости от используемого j-го вида транспортного средства доставки (j = 1, J). При решении задачи необходимо определить оптимальный период поставки T и произвести распределение всех наименований ЗПЧ и ЭМ на множество групп поставок n , чтобы сумма затрат на обеспечение снабжения L была минимальной.

Средний спрос (потребность) на ЗПЧ или ЭМ i -го наименования p i определяется по статистическим данным наблюдений или по результатам расчетов математической модели многономенклатурного резервирования ЗПЧ и ЭМ.

Количество ЗПЧ или ЭМ при каждой поставке рассчитывается после определения оптимальных периодов поставки многономенклатурных комплектов ЗПЧ и ЭМ по следующему выражению:

n = p i- T i ,                      (7)

где T i – оптимальный период поставки i -го наименования ЗПЧ или ЭМ.

Для выбора транспортного средства необходимо определить вес и объем комплекта поставляемых ЗПЧ и ЭМ и определить транспортное средство, исходя из следующих условий:

N

E m i ' n i < M j ,                (8)

i = 1

N

E v i- n i^ V j ,                    (9)

i = 1

где m i – вес i -го наименования ЗПЧ или ЭМ, кг; M j – грузоподъемность j -го транспортного средства, используемого для поставок, кг; v i – физический объем i -го наименования ЗПЧ или ЭМ, м³; V j – вместимость j -го транспортного средства, используемого для поставок, м³.

Согласно условиям (8) и (9), необходимо выбрать из имеющегося парка транспортное средство с конкретными характеристиками M j , V j и P j .

Графическая схема алгоритма выбора оптимального транспортного средства доставки приведена на рис. 3.