Оптимизация рабочего парка вагонов промышленных предприятий на основе системы приоритетов управления перевозочным процессом (2008, AVT0013)

Новиков Алексей Сергеевич. Оптимизация рабочего парка вагонов промышленных предприятий на основе системы приоритетов управления перевозочным процессом : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.22.08 / Новиков Алексей Сергеевич; [Место защиты: Ур. гос. ун-т путей сообщ.]. - Екатеринбург, 2008. - 18 с. 

Актуальность проблемы. Современные условия управления перевозочным процессом на промышленном железнодорожном транспорте характеризуются несогласованностью в работе транспортной и производственной подсистем, вызванной различной продолжительностью циклов технологических агрегатов и высокой неравномерностью вагонопотоков. Достичь при этом качественного транспортного обслуживания удается только за счет значительных резервов транспортных средств, которые в настоящее время заложены в контактных графиках.

Так, на крупных металлургических предприятиях, например ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ОАО «ММК»), до 30% рабочего парка железнодорожного подвижного состава загружено по времени менее чем на 50%. В частности, на перевозке агломерата в доменное производство ОАО «ММК» резерв составляет 20% от потребного количества вагонов. В реальной эксплуатационной обстановке контактные графики «ломаются» и теряют свою организующую роль, что приводит к дополнительному простою оборудования, технических средств и железнодорожного подвижного состава.

При наличии резерва вагонов и локомотивов промышленные предприятия несут производственные потери из-за несвоевременного транспортного обслуживания. По нашим оценкам, в 2006 году в ЛПЦ-4 и ЛПЦ-5, обслуживаемых станцией «Сортировочная» ОАО «ММК», производственные потери составили более 90 млн рублей. Практика диктует необходимость перехода от «жесткого» закрепления железнодорожного подвижного состава за станциями и районами к перераспределению вагонов и локомотивов по участкам работ в оперативном режиме управления.

Из-за отсутствия методик управления рабочим парком железнодорожного подвижного состава, учитывающих в современных условиях периодически меняющуюся эксплуатационную обстановку, величина рабочего парка вагонов в отдельные моменты времени не соответствует потребностям производства. Кроме того, нет методик, которые бы позволяли в оперативном режиме выявлять недостаток или излишки рабочего парка вагонов промышленных предприятий и планировать структуру и количество вагонного парка в перспективном режиме на будущие периоды. В результате не выполняются нормы оборота вагонов ОАО «Российские железные дороги» (ОАО «РЖД»), промышленные предприятия оплачивают превышение этой нормы в виде штрафов.

В связи с этим актуальной научной задачей является оптимизация управления перевозочным процессом на промышленном железнодорожном транспорте, использования рабочего парка собственных вагонов промышленных предприятий и вагонов ОАО «РЖД».

Целью диссертационной работы является оптимизация рабочего парка вагонов промышленных предприятий по критерию минимума суммарных производственных потерь и транспортных затрат, возникающих в процессе транспортного обслуживания производственных подразделений, на основе системы приоритетов управления перевозочным процессом и при условии обеспечения качества транспортного обслуживания.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

1. Разработать систему приоритетов транспортного обслуживания производственных подразделений промышленных предприятий.

2. Выявить факторы, при наличии которых не полностью удовлетворяются заявки производственных подразделений на перевозку.

3. Разработать математическую модель и алгоритм оптимизации рабочего парка вагонов промышленных предприятий.

4. Разработать методику оптимизации рабочего парка вагонов промышленных предприятий.

Объектом исследования в настоящей работе являются внутризаводские железнодорожные перевозки промышленных предприятий.

Предметом исследования является процесс управления собственным рабочим парком вагонов и перевозками в вагонах ОАО «РЖД» на промышленных предприятиях.

Научная проблема исследований формулируется следующим образом: имеется противоречие, которое заключается в том, что при наличии резервов железнодорожного подвижного состава, заложенных в графиках производственных и транспортных процессов, промышленные предприятия несут потери из-за несвоевременного транспортного обслуживания по причине недостатка железнодорожного подвижного состава в случае невыполнения графиков.

Методы исследования. В ходе исследования применялись методы теории вероятностей и математической статистики, в частности корреляционно-регрессионный анализ, аппарат математического программирования (элементы динамического программирования).

В своей работе автор опирался на труды ученых в области железнодорожного транспорта: В. М. Акулиничева, Г. С. Баландюка, П. А. Козлова, В. А. Кудрявцева, Е. П. Дудкина, А. Э. Александрова, Е. А. Сотникова, С. И. Лабадина, М. И. Шмулевича, С. В. Трофимова, А. А. Смехова, Ф. П. Кочнева, А. Н. Рахмангулова, Я. М. Куртукова.

Научная новизна работы. В процессе разработки методики оптимизации рабочего парка вагонов промышленных предприятий:

1. Проведено теоретическое обобщение критериев функционирования элементов производственно-транспортных систем (ПТС) в виде иерархии и разработана система приоритетов транспортного обслуживания производственных подразделений промышленных предприятий.

2. Предложена систематизация факторов, при наличии которых не полностью удовлетворяются заявки производственных подразделений на перевозку.

3. Сформирована математическая модель и алгоритм оптимизации рабочего парка вагонов промышленных предприятий.

4. На основе математической модели разработана методика оптимизации рабочего парка вагонов промышленных предприятий.

Практическая значимость исследования. Результаты исследования направлены на практическое решение проблем оперативного управления процессом подач-уборок вагонов по грузовым фронтам и планирования структуры парка собственных вагонов в условиях невыполнения или отсутствия графиков организации перевозок.

Выполненные исследования позволили определить в оперативном режиме очередность подач-уборок вагонов по грузовым фронтам, при которой суммарные производственные потери и транспортные затраты будут минимальными.

На основе проведенных исследований даны практические рекомендации по повышению качества транспортного обслуживания производственных подразделений промышленных предприятий за счет снижения производственных потерь, сокращения времени простоя вагонов ОАО «РЖД» и рационального использования собственных вагонов.

Предложены подходы к определению потребного рабочего парка вагонов предприятия и необходимых резервов внутризаводского вагонного парка с учетом факторов, при наличии которых не полностью удовлетворяются заявки производственных подразделений на перевозку.

Выработана методика оптимизации рабочего парка вагонов промышленных предприятий; вскрыты факторы, при наличии которых не полностью удовлетворяются заявки производственных подразделений на перевозку; выявлены возможности регулирования структуры вагонного парка с учетом влияния конкретных факторов.

На основе проведенных исследований процесса управления собственным рабочим парком вагонов и перевозками в вагонах ОАО «РЖД» в ОАО «ММК» обоснована методика оптимизации рабочего парка вагонов промышленных предприятий.

На защиту выносятся:

1. Система приоритетов транспортного обслуживания производственных подразделений промышленных предприятий, направленная на оперативное управление обслуживанием грузовых фронтов.

2. Систематизация факторов, при наличии которых не полностью удовлетворяются заявки производственных подразделений на перевозку, и их влияние на перевозочный процесс.

3. Математическая модель и алгоритм оптимизации рабочего парка вагонов промышленных предприятий, направленные на оптимизацию процесса подач-уборок вагонов по грузовым фронтам и структуры собственного вагонного парка.

4. Методика оптимизации рабочего парка вагонов промышленных предприятий, направленная на определение потребной величины собственного рабочего вагонного парка с учетом факторов.

Реализация результатов работы. Разработанные в результате исследований теоретические и методологические рекомендации были реализованы при оптимизации перевозочного процесса ЛПЦ-4 и ЛПЦ-5 станции «Сортировочная» ОАО «ММК», в частности:

1) оптимизации очередности подач-уборок вагонов по грузовым фронтам;

2) выявлении факторов, влияющих на качество транспортного обслуживания;

3) определении потребного парка собственных вагонов с учетом выявленных факторов.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на конференциях, совещаниях, семинарах: на 64-й научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских работ за 2004-2005 гг. (г. Магнитогорск); на международной научно-технической конференции «Наука, инновации и образование: актуальные проблемы развития транспортного комплекса России» в 2006 г. (г. Екатеринбург); на всероссийской научно-практической конференции ученых транспортных вузов инженерных работников и представителей академической науки «Развитие технологий и инфраструктуры перевозочного процесса в современных условиях» в 2006 г. (г. Хабаровск); на 65-й научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских работ за 2005-2006 гг. (г. Магнитогорск); на 5-й научно-технической конференции «Политранспортные системы» в 2007 г. (г. Красноярск); на 6-й международной научно-технической конференции «Математическое моделирование, обратные задачи, информационно-вычислительные технологии» в 2007 г. (г. Пенза); на 8-й международной научно-технической конференции «Информационно-вычислительные технологии и их приложения» в 2008 г. (г. Пенза).

Результаты диссертационных исследований были доложены на совместном научном семинаре кафедр «Промышленный транспорт», «Открытая разработка месторождений полезных ископаемых» ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И.  Носова».

Основные положения диссертации были доложены на кафедре «Управление эксплуатационной работой» ГОУ ВПО «Уральский государственный университет путей сообщения» (УрГУПС).

Публикации. Основные положения диссертационной работы и научные результаты опубликованы в 10 печатных работах. Общий объем публикаций около 3,1 п. л., из которых автору принадлежит 2,2 п. л. Одна статья опубликована в издании «Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения», входящем в Перечень изданий, рекомендованных ВАК для публикации научных результатов диссертаций, остальные статьи опубликованы в журнале «Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова», в сборниках научных трудов УрГУПС, Дальневосточного государственного университета путей сообщения, МГТУ, межотраслевого научно-информационного центра Пензенской государственной сельскохозяйственной академии.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка. Содержание изложено на 155 машинописных страницах основного текста, в том числе включает 31 рисунок и 42 таблицы. Библиографический список содержит 119 наименований.

Автор выражает признательность С. Е. Гавришеву, А. Н. Рахмангулову, А. Э. Александрову, Е. Н. Тимохиной, В. Ю. Пермикину за конструктивные замечания и ценные советы, а также Н. А. Осинцеву, Г. В. Меньшикову, Т. С. Кузнецовой за поддержку и создание условий при выполнении работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основании выполненных автором исследований получены результаты, представляющие собой совокупность актуальных научно-технических решений по повышению качества транспортного обслуживания производственных подразделений промышленных предприятий в условиях неравномерности вагонопотоков и аритмии производственных и транспортных процессов. Изложены научно обоснованные технологические разработки по управлению рабочим парком вагонов на металлургических предприятиях, имеющие существенное значение для экономики.

Основные научные выводы и практические рекомендации заключаются в следующем:

1. Промышленный железнодорожный транспорт страны функционирует в условиях значительной неравномерности вагонопотоков. Даже при наличии резерва вагонов и локомотивов, заложенного в контактных графиках, промышленные предприятия несут производственные потери из-за несвоевременного транспортного обслуживания, вызванного недостатком железнодорожного подвижного состава.

2. Повысить уровень качества транспортного обслуживания возможно за счет оптимизации использования вагонов ОАО «РЖД» и собственных, оптимизации рабочего парка собственных вагонов по критерию минимума суммарных производственных потерь и транспортных затрат предприятия.

3. Выявлены и систематизированы факторы, при наличии которых возникают производственные потери из-за несвоевременного транспортного обслуживания производственных подразделений.

4. Разработана двухуровневая математическая модель оптимизации рабочего парка вагонов промышленных предприятий. На уровне оперативного управления определяется оптимальный вариант очередности подач-уборок вагонов ОАО «РЖД» и собственных вагонов по грузовым фронтам на основе разработанной системы приоритетов транспортного обслуживания производственных подразделений. На уровне перспективного планирования определяется потребный рабочий парк вагонов предприятия.

5. На основе математической модели разработана методика оптимизации рабочего парка вагонов промышленных предприятий, реализованная на ЭВМ. Методика позволяет управлять рабочим парком вагонов в режиме оперативного управления, а также определять потребный парк вагонов предприятия с учетом факторов, при наличии которых не полностью удовлетворяются заявки производственных подразделений на перевозку, в режиме перспективного планирования.

6. Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения методики оптимизации рабочего парка вагонов промышленных предприятий в условиях первого маневрового района ОАО «ММК» составит более 54 млн руб. Эффект достигается за счет сокращения производственных потерь, уменьшения времени простоя вагонов ОАО «РЖД» и рационального использования собственных вагонов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Корнилов, С. Н. Методика обслуживания грузовых фронтов (на основе системы приоритетов транспортного обслуживания производственных подразделений) / С. Н. Корнилов, А. С.  Новиков // Вестник РГУПС. - 2007. - № 4. – С. 65 – 73. Издание «Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения» входит в Перечень изданий, рекомендованных ВАК для публикации научных результатов диссертаций.
2. Новиков, А. С. Разработка системы приоритетов транспортного обслуживания производственных подразделений промышленных предприятий / А. С. Новиков // Вестник МГТУ. - 2007. - № 3. - С. 87 - 89.
3. Новиков, А. С. Математическое моделирование транспортного обслуживания производственных подразделений промышленных предприятий / А. С. Новиков // Приложение математики в экономических и технических исследованиях : сб. науч. тр. под ред. М. В. Бушмановой. - Магнитогорск, 2007. - Вып. 1. - С. 128-142.
4. Новиков, А. С. Логистический подход к оперативному управлению вагонопотоками на промышленном железнодорожном транспорте / А. С. Новиков // Политранспортные системы : материалы 5-й всерос. науч.-техн. конф. - Красноярск, 2007. - С. 160 - 165.
5. Новиков, А. С. Математическая модель оптимизации использования рабочего парка железнодорожного подвижного состава на промышленных предприятиях / А. С. Новиков // сб. статей 6-й междунар. науч.-техн. конф. «Математическое моделирование, обратные задачи, информационно-вычислительные технологии». - Пенза, 2007. - С. 36 - 39.
6. Новиков, А. С. Разработка логистических принципов управления парком железнодорожного подвижного состава на промышленных предприятиях/ А. С. Новиков // Материалы 65-й науч.-техн. конф. по итогам науч.-исслед. работ за 2005 - 2006 гг. : сб. докл. под ред. Г.С. Гуна. - Магнитогорск, 2007. - С. 178 - 180.
7. Новиков, А. С. Многофакторный анализ процесса управления рабочим парком вагонов промышленных предприятий / А. С. Новиков // сб. статей 8-й междунар. науч.-техн. конф. «Информационно-вычислительные технологии и их приложения». - Пенза, 2008. – С. 51 - 54.
8. Корнилов, С. Н. Методика обслуживания грузовых фронтов промышленных предприятий / С. Н. Корнилов, А. С. Новиков // Наука, инновации и образование: актуальные проблемы развития транспортного комплекса России : тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. - Екатеринбург, 2006. - С. 322 - 324.
9. Корнилов, С. Н. Оптимизация использования рабочего парка железнодорожного подвижного состава на промышленных предприятиях / С. Н. Корнилов, В. А. Лукьянов, А. С. Новиков // Материалы 64-й науч.-техн. конф. по итогам науч.-исслед. работ за 2004 - 2005 гг. : сб. докл. под ред. Г. С. Гуна. - Магнитогорск, 2006. - С. 199 - 203.
10. Корнилов, С. Н. Развитие технологии обслуживания грузовых фронтов промышленных предприятий / С. Н. Корнилов, А. С. Новиков // Развитие технологий и инфраструктуры перевозочного процесса в современных условиях : тез. докл. всерос. науч.-техн. конф. ученых транспортных вузов инженерных работников и представителей академической науки. - Хабаровск, 2006. - С. 128 - 130.