Методика управления вагонопотоками на путях необщего пользования, учитывающая оперативную загруженность станций
На правах рукописи
Сиразетдинова Альфия Данисовна МЕТОДИКА УПРАВЛЕНИЯ ВАГОНОПОТОКАМИ НА ПУТЯХ НЕОБЩЕГО ПОЛЬЗОВАНИЯ, УЧИТЫВАЮЩАЯ ОПЕРАТИВНУЮ ЗАГРУЖЕННОСТЬ СТАНЦИЙ Специальность: 05.22.08 – Управление процессами перевозок
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Екатеринбург – 2010
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» (ГОУ ВПО «МГТУ»).
Научный руководитель – доктор технических наук Корнилов Сергей Николаевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Воскресенская Тамара Петровна кандидат технических наук Ковалев Игорь Александрович Ведущая организация – Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Иркутский государственный университет путей сообщения», г. Иркутск
Защита диссертации состоится «5» марта 2010 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 218.013.01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государст венный университет путей сообщения» по адресу: 620034, г. Екатеринбург, ул.
Колмогорова, д.66, ауд. 283.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государст венного университета путей сообщения и в сети Интернет на сайте www.usurt.ru.
Автореферат диссертации разослан «» 2010 г.
Отзывы на автореферат, в двух экземплярах, заверенные гербовой печа тью, просим направлять в адрес диссертационного совета по почте и по факсу (343) 245-31-88.
Ученый секретарь диссертационного совета Асадченко В.Р.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. С появлением вагонов различных форм собствен ности на крупных предприятиях, имеющих собственную разветвленную сеть внутризаводских станций, увеличивается время непроизводительного простоя и количество нерациональных перемещений вагонов. В частности, в ОАО «Маг нитогорский металлургический комбинат» (ОАО «ММК») наблюдается пре вышение нормативного времени оборота вагонов всех форм собственности бо лее чем у 32% от общего числа вагонов. По этой причине плата за пользование вагонами операторских компаний и ОАО «Российские железные дороги» (ОАО «РЖД») сверх установленного оборота в 2007 году составила более 78 млн.
рублей. Анализ работы путей необщего пользования (ПНП) металлургических предприятий показал, что возникновение таких непроизводительных расходов обусловлено тем, что оперативное управление вагонопотоками на промышлен ном железнодорожном транспорте (ПЖТ) осуществляется без учета степени за груженности станций, согласно традиционным схемам. К причинам возникно вения сверхнормативного оборота вагонов можно отнести: неудовлетворитель ное техническое состояние станций путей необщего пользования, сложную оперативную ситуацию, постоянно меняющиеся временные параметры произ водственных процессов. Диспетчерский персонал при оперативном управлении на ПНП согласовывает ритмы производственных подразделений и транспорта, при этом его деятельность характеризуется поступлением и переработкой большого объема информации в единицу времени. Визуальные источники по лучения информации (пульт-табло, видеонаблюдение, счетчики осей) дают возможность оценить загруженность приемо-отправочного парка станции, но не в полной мере отображают фактическую загруженность станции. Принятие решений о маршрутах движения вагонов основывается на количественных ха рактеристиках объектов управления и собственном опыте диспетчерского пер сонала. При возрастании количества объектов управления возрастает вероят ность принятия транспортным диспетчером нерациональных решений по управлению.
В условиях развития ПНП промышленных предприятий, оперативное управление вагонопотоками требует совершенствования методик определения маршрутов следования вагонов, в частности, учитывающих оперативную за груженность станций и другие факторы, влияющие на оборот вагонов.
Целью диссертационной работы является разработка методики управ ления вагонопотоками на ПНП в условиях изменения их структуры и интен сивности, с учетом оперативной загруженности станций.
Для достижения цели потребовалось решить следующие задачи:
1. Проанализировать маршруты движения вагонов на ПНП в зависимости от вида и количества груза, сезонных изменений интенсивности перевозок.
2. Выявить факторы, влияющие на загруженность станций и оборот вагонов, оценить степень их влияния и возможные значения.
3. Разработать показатель степени загруженности станции на основе теории нечетких множеств – интегральную оценку.
4. Разработать модель управления вагонопотоками, учитывающую стоимость переработки вагонов и оперативный уровень загруженности станций.
5. Разработать методику управления вагонопотоками на ПНП, позволяющую определять маршруты движения вагонов на основе заданных параметров, количественных и качественных характеристик оперативной ситуации на ПНП. Апробировать методику в условиях действующих предприятий.
Объектом исследования является процесс распределения вагонопотоков между элементами ПНП.
Предметом исследования является оптимизация маршрутов следования вагонов на ПНП по критериям минимума суммарных затрат на переработку ва гонов и минимальной загруженности станций.
Методы исследования. В работе использованы методы математической статистики, теории нечетких множеств, математическое программирование, метод экспертных оценок.
Научную новизну представляют:
1. Дополненная качественными показателями система факторов, опреде ляющая оперативную загруженность станций.
2. Разработанная интегральная оценка, как показатель уровня загружен ности станции ПНП, позволяющая учитывать влияние количественных и качественных факторов на оборот вагонов.
3. Модель управления вагонопотоками, минимизирующая затраты на пе реработку вагонов на ПНП и учитывающая уровень загруженности станций.
4. Алгоритм модели управления вагонопотоками, позволяющий получать рациональный маршрут следования вагонов с учетом оперативной си туации на ПНП.
5. Методика управления вагонопотоками на ПНП, позволяющая получать рациональные решения по переработке вагонопотоков.
Практическая значимость исследования. Выполненные исследования позволяют в оперативном режиме определять рациональные маршруты следо вания вагонов, при которых оборот вагонов на ПНП, плата за пользование ва гонами ОАО «РЖД» и операторских компаний будут минимальными.
Учет загруженности станций при выборе маршрутов следования вагонов по ПНП позволит сократить затраты на переработку вагонопотоков.
На основе проведенных исследований автором разработано программное обеспечение для ПЭВМ, позволяющее диспетчерскому аппарату управлять ва гонопотоками в режиме реального времени.
На защиту выносятся:
1. Методика управления вагонопотоками, позволяющая диспетчерскому персо налу определять маршруты следования вагонов, при которых оборот вагонов на ПНП, плата за пользование вагонами ОАО «РЖД» и операторских компа ний будут минимальными.
2. Модель управления вагонопотоками, в основе которой заложены теория не четких множеств и математическое программирование, позволяющая полу чать рациональный маршрут следования вагонов с учетом оперативной си туации.
3. Дополненная система факторов, позволяющая более полно оценить опера тивную загруженность станции, на основе учета количественных и качест венных характеристик станций.
4. Интегральная оценка уровня загруженности станции ПНП, учитывающая влияние системы факторов. Интегральная оценка позволяет осуществлять перераспределение эксплуатационной работы между станциями ПНП за счет увеличения транзитного вагонопотока через менее загруженные станции.
Реализация результатов работы. Основные положения диссертацион ной работы были применены в работе диспетчерского аппарата Управления железнодорожного транспорта ОАО «ММК». Внедрение разработанной мето дики позволило сократить оборот вагонов парка ОАО «РЖД» и операторских компаний на ПНП в среднем на 20%, снизить загруженность станций ПНП на 15%, что подтверждается актами о внедрении.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на конференциях, совещаниях, семинарах: Международной науч но-технической конференции «Наука, инновации, образование: актуальные проблемы развития транспортного комплекса России» (Екатеринбург, 2006);
Всероссийской научно-технической конференции «Политранспортные систе мы» (Красноярск, 2007);
Международной научно-технической конференции молодых специалистов ОАО «ММК» (Магнитогорск, 2008);
научно практической конференции «Актуальные вопросы экономических наук» (Ново сибирск, 2008);
66-й научно-технической конференции по итогам научно исследовательских работ за 2006-2007 гг. (Магнитогорск, 2008);
Всероссийской научно-технической конференции «Транспорт, наука, бизнес: проблемы и стра тегии развития» (Екатеринбург, 2008);
Международном форуме по проблемам науки, техники и образования (Москва, 2008);
Всероссийской научно технической конференции «Ценности современного менеджмента» (Магнито горск, 2009);
Межвузовской научно-практической конференции «Транспортная инфраструктура Сибирского региона» (Иркутск, 2009);
расширенных заседани ях кафедр «Промышленного транспорта» ГОУ ВПО «Магнитогорский государ ственный технический университет» (Магнитогорск, 2009) и «Управление экс плуатационной работой» ГОУ ВПО «Уральский государственный университет путей сообщения» (Екатеринбург, 2009).
Публикации. Основные положения диссертационной работы и научные результаты опубликованы в 12 печатных работах, в том числе 1 печатная рабо та опубликована в издании, рекомендованном ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка. Общий объ ем работы - 125 страниц, работа содержит 22 рисунка, 8 таблиц, библиографи ческий список из 131 источника.
Автор выражает признательность А. Н. Рахмангулову, С. Е. Гавришеву, А. Э. Александрову, Е. Н. Тимухиной, А. С. Новикову, А. В. Красавину, М. В.
Грязнову, Н. А. Квасовой, Л. В. Смирновой, А. В. Сафонову за поддержку, кон структивные замечания и ценные советы при выполнении работы.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Введение содержит обоснование актуальности научной темы, формули рование цели и задач исследования, основные направления исследования для решения поставленных задач и достижения цели работы.
В первой главе диссертации выполнен анализ теоретических исследова ний и производственной практики в области управления вагонопотоками на промышленных предприятиях, выявлены особенности функционирования ПЖТ в современных условиях.
Исследования в области организации вагонопотоков и управления пере возочным процессом на ПНП проводились рядом крупных ученых и специали стов. Большой научный, методический и практический вклад в разработку во просов оперативного управления вагонопотоками на ПНП, повышения эффек тивности работы элементов транспортных систем и перевозочного процесса промышленных предприятий внесли такие ученые, как Авербух А. Е., Акули ничев В. М., Александров А. Э., Баландюк Г. С., Дудкин Е. П., Ефименко Ю. И., Коваленко Н. А., Козлов П. А., Корнилов С. Н., Кочнев Ф. П., Кудрявцев В. А., Куртуков Я. М., Рахмангулов А. Н., Сотников И. Б., Трофимов С. В., Ша ров В. А., Шмулевич М. И. и др. В трудах ученых разработаны методы и мето дики, направленные на совершенствование управления перевозочным процес сом на магистральном и промышленном железнодорожном транспорте.
Разработанные аналитические методы эффективны в условиях перспек тивного планирования, но в оперативном режиме их применение затруднено вследствие наличия на промышленном транспорте множества случайных про цессов.
Широко распространенный метод имитационного моделирования, при меняемый для решения задач, связанных с управлением вагонопотоками в ус ловиях ПНП, при большом числе станций и грузовых фронтов не достаточно эффективен. На моделирование работы таких объектов требуется значительное время и применить результаты моделирования в режиме оперативного управ ления не всегда представляется возможным.
В области управления вагонопотоками на ПНП остается еще ряд нере шенных задач, касающихся оперативного управления перевозочным процес сом. В частности, недостаточно проработаны вопросы оценки оперативного уровня загруженности станций и на ее основе выбора рациональных маршрутов движения вагонов по ПНП.
Во второй главе изложены результаты анализа работы ПНП металлурги ческих предприятий, выявлены и систематизированы основные факторы, влияющие на загруженность станций и оборот вагонов, обоснована необходи мость определения оперативной оценки загруженности станций.
Анализ работы ПНП металлургических предприятий за 2005-2008 годы показал, что:
средняя продолжительность оборота вагонов ОАО «РЖД» составила 40 ч;
при выполнении сдвоенных операций, до 32% вагонов имеют превышение нормативного времени оборота;
до 20% вагонов осуществляли повторный заход на станцию, образовывая «петли».
В результате годовая плата за пользование вагонами сверх нормативного времени оборота, в частности, в ОАО «ММК», в 2007 году составила 78 млн.
рублей.
Подобные ситуации отчасти обусловлены значительными колебаниями структуры и интенсивности вагонопотоков (рисунок 1), в результате на грани цах ПНП одновременно простаивает несколько составов, ожидающих отправ ления. При этом очередность отправления составов определяется на основе опыта диспетчерского персонала без учета загруженности станций ПНП и стоимости переработки вагонов.
Вагоны, тыс.ед.
Месяц 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ОАО "ММК"-2007 г. ОАО "ММК"-2008 г. ОАО "Северсталь"-2007 г.
ОАО "Северсталь"-2008 г. ОАО "Урал Сталь"-2007 г. ОАО "Урал Сталь"-2008 г.
ОАО "ММК"-2007 г. ОАО "ММК"-2008 г. ОАО "Северсталь"-2007 г.
ОАО "Северсталь"-2008 г. ОАО "Урал Сталь"-2007 г. ОАО "Урал Сталь"-2008 г.
Рисунок 1 – Анализ прибытия и среднего оборота вагонов по предприятиям В процессе управления вагонопотоками на ПЖТ не учитываются многие факторы, влияющие на оборот вагонов и степень загруженности станций.
Был проведен анализ работы диспетчерского персонала на ПНП метал лургических предприятий. В результате выявлены факторы, из них выделено в наибольшей степени влияющих на загруженность станции. Экспертная оцен ка степени влияния выявленных факторов проведена с привлечением диспет черского аппарата Управления железнодорожного транспорта (УЖДТ) ОАО «ММК» (более 35 станций), а также станций Магнитогорск – грузовой, Челя бинск – главный, Златоуст ЮУЖД. Выявленные факторы были структурирова ны в следующие группы:
1) оперативная ситуация – отражает на текущий момент и горизонт плани рования состояние станции и внешней среды (наличие маневровой рабо ты, неравномерности поступления грузов с внешней сети и отгрузки го товой продукции, превышение нормативного времени простоя вагонов под грузовыми операциями, количество вагонов различных форм собст венности, видимость, время суток, температура);
2) техническое состояние – характеризует техническое оснащение станции, прилегающих к ней перегонов и грузовых фронтов (тип блокировки и применяемых локомотивов, вместимость путей, количество централизо ванных стрелочных переводов, уклон станционных путей, наличие ПТО вагонов, весового хозяйства на станции и грузовых фронтах, количество перегонов, грузовых фронтов, маневровых и поездных локомотивов, сте пень обеспеченности станции съездами, маневровыми устройствами, приемо-отправочными путями, наличие на станции враждебных маршру тов и угловых заездов, фактическая пропускная способность перегонов и др.);
3) персонал – факторы, характеризующие персонал, руководящий движени ем (возраст, образование, стаж работы, уровень профессионализма).
Выявленные факторы характеризуют объект управления с количествен ной и качественной сторон. Для учета всех этих факторов в оперативном управлении вагонопотоками, предлагается их объединение в единый показа тель, отражающий степень загруженности станции, – интегральную оценку.
Учет разноплановых факторов в одной оценке возможен с использованием ма тематической статистики и теории нечетких множеств.
Предлагается уровень загруженности станций - интегральную оценку тр.ин (I ) - определять в 4 этапа методом анализа иерархий, в частности методом отношения предпочтений теории нечетких множеств.
На 1 этапе для каждой станции ПНП определяется наличие соответст вующих факторов, влияющих на ее загруженность.
На 2 этапе для каждого фактора определяются его возможные значения и строятся функции принадлежности. Функция принадлежности задает степень предпочтения для конкретного значения фактора (степень предпочтения – ве щественное число в интервале от 0 до 1). Пример функций принадлежности для группы факторов представлен на рисунке 2. На основании значений функций принадлежности каждого фактора для каждой станции на текущий момент строится расчетная матрица.
На 3 этапе для определения весовых коэффициентов влияния конкретного фактора на общую загруженность станции, строится матрица попарных сравне ний факторов с усредненными результатами экспертных оценок.
На 4 этапе рассчитывается нормализованный вектор матрицы попарных сравнений. Расчет компонент собственного вектора производится по формуле К. Пирсона:
Возраст персонала Стаж работы 1, 1, 0, 0, 0, 0, Степень предпочтения Степень предпочтения 0,7 0, 0,6 0, 0,5 0, 0,4 0, 0,3 0, 0,2 0, 0, 0, Общий стаж 3 лет 3-10 10-15 18 23 30 50 60 По спец-ти 1 года 1-3 3-8 Образование персонала Уровень профессионализма персонала (по оценке руководителя) 1, 1, 0, 0, 0, 0, Степень предпочтения Степень предпочтения 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, Оценочная 0 1 2 3 4 шкала ПТУ Техникум Высш. не по Высш. по спец-ти спец-ти Рисунок 2 - Функции принадлежности для группы «Персонал» (1), где Nj – компонента собственного вектора j–й строки матрицы;
bj1 – компоненты строки матрицы попарных сравнений факторов.
Производится корректировка матрицы фактических значений функций принадлежности на нормализованный вектор матрицы попарных сравнений.
Результирующий вектор и является интегральной оценкой уровня загруженно сти станции ПНП.
Вычисление вектора интегральной оценки загруженности станций произ водится по формуле:
(2) Проверка правильности выполненных расчетов осуществляется путем расчета индекса согласованности и отношения согласованности для всех мат риц.
Таким образом, интегральная оценка определяет загруженность станции в текущий момент времени.
В третьей главе разработаны модель и алгоритм управления вагонопото ками на ПНП с использованием математического программирования. Предла гается методика управления вагонопотоками, основанная на разработанных мо дели и алгоритме.
Основу модели управления вагонопотоками составляет дополненная по токовая транспортная задача в сетевой постановке с изменяющимися оценками дуг (ТЗ), исходными данными для которой являются:
плата за пользование вагонами и локомотивами всех форм собственности;
станции зарождения и погашения вагонопотоков на ПНП;
расчетная схема транспортной сети (рисунок 3);
время движения по перегонам ПНП;
интегральная оценка загруженности станций ПНП.
38/ 24 41/ 25/18 56/ 14 75/ 13 60/18 162/162 89/89 79/ 35/35 26/ 33/ 3 29/ 9 43/ 41/56 41/43 92/ 60/33 33/34 28/ 6 4 22/34 50/ 39/38 91/ 53/39 49/ 10 26/43 44/43 39/35 2/ 90/48 60/ 1 3/ 19 56/ 112/ 26/ 21 15/16 45/76 25/ 33/ 24/20 17/ 27/ 33 21/ 118/ 34/ 20/27 28/ 375/ 3 338/ 17/ 39/ 68/ 28/ 39/ 4/ 68/ 26 117/67 63/ 31/ (номерами обозначены станции, на перегонах выставлены общие затраты на пропуск r-го состава (формула 7) при движении в прямом и обратном направ лении) Рисунок 3 – Расчетная схема транспортной сети Обозначим через Мr маршрут следования r-го состава, Str – станции, вхо дящие в r-й маршрут следования, Dr – дуги транспортной сети, входящие в r-й маршрут следования. Соответственно маршрут следования запишется как мно жество станций и дуг транспортной сети, входящих в маршрут: Мr = (Str, Dr).
Целевой функцией потоковой транспортной задачи принят минимум об щих затрат на переработку вагонопотоков по ПНП:
(3) при выполнении основных ограничений:
(4) (5) (6), где xil – количество составов за интервал планирования;
di – сумма всех отправленных составов с i-й станции до всех связанных с ней станций;
ni – число станций, связанных с i-й станцией;
xilнал – наличная пропускная способность перегона;
r – общие затраты на пропуск r-го состава по транспортной сети ПНП:
(7) где P – затраты на переработку каждого r-го состава:
(8) где mk – количество вагонов k-й формы собственности;
Сkв – плата за пользование вагонами k-й формы собственности, руб./ч;
nл – количество локомотивов, закрепленных за составом;
Сл – плата за пользование локомотивом, руб./ч;
– оперативная оценка затрат времени на движение по дуге (i-l) транс портной сети, ч:
(9) где til - время движения по дуге (i-l), ч;
– l-я компонента вектора интегральной оценки загруженности стан ций;
Тi – время нахождения на каждой станции маршрута (i ) r-го состава, ч:
(10) где – коэффициент, отражающий оперативную загруженность i-й (i ) станции маршрута:
(11) - соответственно для i-й станции – нормативное время на прием, расформирование-формирование, грузовые операции, ожидание, отправление вагонов с r-м составом, ч;
- нормативная загруженность станции. В расчетах принимается 0,85 - 0,9.
В зависимости от оперативной ситуации на ПНП, на выбор оптимального маршрута, полученного в результате решения ТЗ, влияют дополнительные ог раничения:
1. Не превышение нормативного срока оборота вагонов на ПНП:
(12) где tоб – нормативный срок оборота вагонов, ч.
2. Минимальная загруженность станций, входящих в маршрут следования:
(13).
3. Максимальное выполнение транспортных операций с вагонами на промежу точных станциях маршрута:
(14), Где – количество транспортных операций, выполняемых на промежуточ ных станциях маршрута с целью распределения работы среди станций ПНП. К транспортным операциям относят: транзит, обработка докумен тов, восстановление сыпучести, осмотр в техническом и коммерческом отношении, выгрузка, погрузка, весовой контроль, оборудование ваго нов и крепление груза, очистка, профилактика коммерческой сохранно сти груза.
Последовательность реализации модели представлена в виде алгоритма (рисунок 4). В основе реализации алгоритма заложен интервал планирования.
1. Задание интервала оперативного планирования Iпл (нач. смены) 2. Сбор значений факторов и ограничений для Iпл по станциям (БД АСУ) 3. Корректировки степени важности факторов для Iпл (нач. смены) 4. Расчет вектора интегральной оценки загруженности станций (ЭВМ) Нет 7. Возможен 6. Возможен Нет Да 8. Исключение Нет 5. Исключение 9. Все станции и пропуск состава пропуск состава il-го перегона из перегоны рассмот i-й станции из по il-му перегону?
по i-й станции? рены?
списка списка Да Да 10. Формирование списка станций и перегонов, по которым возможен пропуск составов (ЭВМ) 11. Сбор данных для определения маршрутов на Iпл (БД АСУ) 12. Сортировка составов по срочности (нач. смены) 13. Решение дополненной ТЗ в сетевой постановке (ЭВМ) 18. Необходима 16. Необходима 14. Необходима Нет оценка решения с Нет Нет оценка решения оценка решения max выполнением по минимальной по нормативному транспортных опера загруженности времени оборота ций на промеж.
станций маршру вагонов? станциях?
та?
Да Да Да 15. Сортировка 17. Сортировка 19. Сортировка маршрутов по tоб маршрутов по маршрутов по 20. Вывод возможных маршрутов следования 13. Сортировка мар шрутов по tоб 21. Формирование массива маршрутов (ЭВМ) 22. Проверка массива маршрутов с учетом следующего Iпл (ЭВМ) 23. Выбор маршрута по min ?
Нет Да 24. Устраивает решение?
Нет Да 25. Составление графика движения поездов на Iпл (ЭВМ) 26. Принятие к исполнению маршрутов движения поездов на ПНП (нач. смены) Рисунок 4 - Алгоритм управления вагонопотоками на ПНП Интервал планирования определяется исходя из периодичности поступ ления информации и задания на эксплуатационную работу. В алгоритме в каче стве интервалов могут использоваться следующие интервалы планирования:
сутки, смена, четыре часа, два часа, час.
Решение ТЗ в сетевой постановке позволяет определять оптимальный маршрут движения вагонов с учетом фактической стоимости переработки ваго нопотоков и оперативной загруженности станций.
Расчет маршрутов следования для каждого следующего интервала плани рования производится аналогично на основе скорректированной загруженности станций после принятия к исполнению разработанного графика движения поез дов текущего интервала планирования.
На основе модели и алгоритма разработана методика управления вагоно потоками, которая позволяет снизить затраты на переработку вагонопотоков на ПНП. Разработанная методика на первом этапе предполагает сбор исходных данных и определение значений факторов по функциям принадлежности. На втором этапе происходит расчет интегральной оценки загруженности станции и формирование списка транспортных элементов, по которым возможен пропуск маршрутов. На третьем этапе производится определение маршрутов следования и проверка их по дополнительным условиям. Разработанная методика позволя ет определять уровень оперативной загруженности станций и не только сокра тить оборот вагонов на ПНП за счет ускорения их продвижения, но и поддер живать его в заданных пределах.
Применение методики управления вагонопотоками на ПНП позволяет определять рациональные маршруты движения вагонов с учетом оперативной ситуации на ПНП промышленного предприятия и путях обслуживаемых контр агентов.
Для применения данной методики на ПНП было разработано программное обеспечение АРМ диспетчерского персонала, позволяющее максимально со кратить время определения рациональных маршрутов следования за счет уменьшения времени на ввод необходимой информации.
В четвертой главе приводятся результаты реализации методики управ ления вагонопотоками на ПНП ОАО «ММК».
Для реализации методики на ПНП ОАО «ММК» решены следующие за дачи:
для каждого фактора из разработанной системы определены возможные зна чения и построены функции принадлежности;
построена матрица значений функций принадлежности для 35 станций;
сформирована матрица попарных сравнений для 37 факторов;
для каждой матрицы определен собственный нормализованный вектор и ин декс согласованности.
Решение задач позволило сформировать базу данных, характеризующую параметры станций, перегонов, оперативной ситуации и персонала, управляю щего движением.
В результате реализации методики получили следующие результаты:
в оперативном режиме диспетчерский аппарат получает экспресс-анализ за груженности станций, позволяющий перераспределять работу между внутри заводскими станциями;
для каждого перегона по направлениям определена оперативная оценка за трат на движение вагонов и локомотивов;
перенесено выполнение вспомогательных операций на менее загруженные станции ПНП;
сокращено число станций в маршруте следования;
получены рекомендации для диспетчерского персонала по перераспределе нию вагонопотоков по рациональным маршрутам.
Апробация методики рассмотрена на конкретном примере оптимизации одного маршрута следования вагонов ОАО «РЖД» с углем в условиях сущест вующей системы управления и после применения методики. Прием вагонов на пути необщего пользования осуществлялся с грузом «уголь», сдача с грузом «сталь, не поименованная в алфавите». На пути необщего пользования с ваго нами осуществлялись следующие технологические операции: выгрузка, очист ка, осмотр в техническом и коммерческом отношении, оборудование средства ми крепления, погрузка и отправление. Данные операции осуществлялись на разных станциях, соответственно часть станций ПНП вагоны проследовали транзитом. В условиях существующей системы управления выбор маршрута следования вагонов выполняется диспетчерским персоналом. При использова нии предлагаемой методики – с помощью программного обеспечения АРМ диспетчерского персонала. Результаты сравнения вариантов представлены в таблице 1. Перераспределение вагонопотоков ПНП на основе оперативной оценки затрат на переработку вагонов позволило перенести выполнение вспо могательных операций (осмотр, взвешивание) на менее загруженные станции ПНП, увеличить скорость продвижения вагонопотоков (за счет включения в маршрут следования станций с минимальной загруженностью), тем самым со кратить оборот вагонов на ПНП и снизить общую загруженность станций ПНП (рисунок 5).
Таблица 1 – Пример сокращения маршрута вагонов с углем на ОАО «ММК» Показатели Существующая После примене система ния методики Количество вагонов, следующих 2625 по маршруту, ваг.
Количество станций в маршруте 16 Средняя продолжительность нахождения 3.24 3. вагонов на станции, ч Оборот вагонов на ПНП, ч 51.84 34. Плата за пользование вагонами, тыс. руб. 2626.3 1763. Годовой экономический эффект от 1 маршрута, тыс. руб. - 863. Разложение оборота по составляющим его операциям (транзит, простой, выгрузка, погрузка и т.д.) до и после применения методики выявил значитель ное сокращение двух операций «транзит» и «простой».
Продолжительность выполнения операций, ч операция "транзит" операция "простой" Порожняк Уголь Руда Окатыши Металлолом - после применения методики Рисунок 5 – Сокращение продолжительности основных операций при переработке маршрутов массовых грузов (более 1000 вагонов в месяц за 2007 и 2008 гг.) В частности, использование разработанной методики в течение 2008 года снизило на 25% продолжительность операций «транзит» и «простой» для всех грузов, оборот вагонов – на 20%, загруженность станций – на 15%. Экономиче ский эффект от применения методики управления вагонопотоками на ПНП ОАО «ММК» составил более 56 млн. рублей в год за счет сокращения платы за пользование вагонами ОАО «РЖД».
ЗАКЛЮЧЕНИЕ В диссертационной работе на основании выполненных автором исследо ваний получены результаты, представляющие собой совокупность актуальных научно-технических решений по совершенствованию управления вагонопото ками на ПНП в условиях ограниченного времени на принятие рационального решения и изменения объемов перевозок. Изложены научно обоснованные тех нологические разработки по управлению маршрутами движения вагонов на ПНП с учетом оперативного уровня загруженности станций, имеющие сущест венное значение для транспортной и металлургической отраслей экономики страны.
Основные научные выводы и практические рекомендации заключаются в следующем:
1. В результате анализа маршрутов следования вагонов на пути необщего пользования выявлены систематические повторные заходы более чем 20% вагонов на станции, не обусловленные технологическим процессом, что приводит к увеличению продолжительности их оборота.
2. В результате анализа оборота вагонов по пути необщего пользования бы ли выявлены и систематизированы 37 факторов, в наибольшей степени влияющих на его величину. Факторы разделены на три группы: техниче ское состояние, оперативная ситуация, персонал.
3. Целесообразно осуществлять управление вагонопотоками на пути необ щего пользования, основываясь (для заданного интервала планирования) на текущем уровне загруженности станций путей необщего пользования и стоимости переработки вагонов.
4. Разработан показатель степени загруженности станции – интегральная оценка. Интегральная оценка определяется комбинацией входящих в сис тему факторов.
5. Разработаны модель и методика управления вагонопотоками на пути не общего пользования, позволяющие перераспределять текущую эксплуа тационную работу между станциями согласно уровню их загруженности и рациональных вариантов следования вагонопотока. Алгоритм опера тивного управления вагонопотоками, реализуя процедуры теории нечет ких множеств и математического программирования, позволит выбирать рациональный маршрут по ограничениям, зависящим от оперативной си туации на ПНП.
6. Целевой функцией модели является минимальная стоимость переработки вагонов на пути необщего пользования. Стоимость определяется на осно ве учета времени движения по перегонам, времени производства транс портных операций, текущего уровня загруженности станций и затрат на обработку составов.
7. Фактический годовой экономический эффект от внедрения методики оперативного управления вагонопотоками на пути необщего пользования ОАО «ММК» составил более 56 млн. руб. Эффект достигнут за счет со кращения времени оборота вагонов на пути необщего пользования ОАО «ММК» в среднем на 20% и равномерного распределения эксплуатаци онной работы по элементам пути необщего пользования.
Основное содержание диссертационного исследования опубликовано в следующих научных работах:
в изданиях, рекомендованных ВАК:
1. Сиразетдинова А. Д. Применение теории нечетких множеств для определе ния степени загруженности элементов транспортной сети /Пыталева О. А., Сиразетдинова А. Д. //Автотранспортное предприятие, 2009. – Вып. 11. – С. 55-56.
в других изданиях:
2. Сиразетдинова А. Д. Методика исследования системы управления вагоно потоками на пути необщего пользования при наличии разветвленной сети внутризаводских станций /А. Н. Рахмангулов, А. Д. Сиразетдинова //Техника и технология в XXI веке: современное состояние и перспективы развития: Монография /С. П. Гнатюк, А. Н. Рахмангулов. Е. В. Санников и др./Под общ. ред. С. С. Чернова. – Новосибирск: Изд-во «СИБПРИНТ», 2008. – С. 116-132.
3. Сиразетдинова, А. Д. Методика оперативного управления вагонопотоками на пути необщего пользования при наличии разветвленной сети внутриза водских станций /А. Д. Сиразетдинова //«Транспорт, наука, бизнес: пробле мы и стратегии развития»: Матер. Всерос. науч.-техн. конф., посв.
130-летию Сверд. ж.д.: Сб. научн. тр. – Екатеринбург: УрГУПС, 2008. – С. 114-115.
4. Сиразетдинова, А. Д. Управление в системах промышленного железнодо рожного транспорта /А. Д. Сиразетдинова //Ценности современного ме неджмента: сб. статей Всерос. научно-теоретич. конф. /Под ред.
Э. Г. Черновой. – Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. – С. 271-273.
5. Сиразетдинова, А. Д. Управление вагонопотоками на промышленных пред приятиях в условиях мирового финансового кризиса /А. С. Новиков, А. Д. Сиразетдинова //Междунар. форум по проблемам науки, техники и образования: Сб. матер. – М., 2008. – С. 117-118.
6. Сиразетдинова, А. Д. Методика оперативного управления вагонопотоками на промышленном железнодорожном транспорте (на примере ОАО «ММК») /П. А. Арчибасов, А. Е. Бобровский, А. Д. Сиразетдинова, А. В. Сафонов, А. Н. Рахмангулов //Наука, инновации и образование: акту альные проблемы развития транспортного комплекса России: Матер. меж дунар. науч.-техн. конф. /Под общ. ред. В. М. Сай. – Екатеринбург, 2006. – С. 288-289.
7. Сиразетдинова, А. Д. Анализ эффективности обработки вагонов с экспорт ными грузами на ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» /А. С. Новиков, А. Н. Рахмангулов, А. Д. Сиразетдинова //«Транспорт, нау ка, бизнес: проблемы и стратегии развития»: Матер. Всерос. науч.-техн.
конф., посв. 130-летию Сверд. ж.д.: Сб. научн. тр. – Екатеринбург: УрГУПС, 2008. – С.105-106.
8. Сиразетдинова, А. Д. Методика оперативного управления запасами порож них вагонов в промышленно-транспортной системе на примере ОАО «ММК» /А. Н. Рахмангулов, А. В. Сафонов, А. Д. Сиразетдинова //Политранспортные системы: Матер. V Всерос. науч.-техн. конф., Красно ярск, 21-23 ноября 2007 г. Ч.1 /Ред. В.Н. Катаргин. – Красноярск: Сиб. фе дер. ун-т;
Политехн. ин-т, 2007. – С. 166-167.
9. Сиразетдинова, А. Д. Логистический подход к управлению движением по рожних вагонопотоков на путях необщего пользования на примере ОАО «ММК» /А. Н. Рахмангулов, А. Д. Сиразетдинова //Тезисы докладов Междунар. науч.-техн. конф. молодых специалистов ОАО «ММК» /ОАО «ММК». – Магнитогорск, 2008. – С. 181-182.
10. Сиразетдинова, А. Д. Логистический подход к управлению движением по рожних вагонопотоков на пути необщего пользования /А. Н. Рахмангулов, А. Д. Сиразетдинова //Инновации молодых ученых: Сб. докладов на 66-й науч.-техн. конф. – Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2008. – С. 114-115.
11. Сиразетдинова, А. Д. Анализ целесообразности организации контейнерного терминала для ОАО «ММК» /А. Н. Рахмангулов, А. Д. Сиразетдинова //Актуальные вопросы экономических наук. Сб. матер. I Всерос. науч. практ. конф. /Под общей редакцией С. С. Чернова. – Новосибирск: Изд-во «СИБПРИНТ», 2008. – С. 428-432.
12. Сиразетдинова, А. Д. Использование теории нечетких множеств для опре деления уровня загруженности станции / А.Н. Рахмангулов, А. Д. Сиразет динова //Транспортная инфраструктура Сибирского региона: Матер. меж вуз. науч.-практич. конф., Иркутск, 12-15 октября 2009 г. Т.1. – Иркутск:
ИрГУПС, 2009. – С.176-181.