Совершенствование организации перевозочного процесса автомобилями (на примере доставки нефтепродуктов на автозаправочные станции)

На правах рукописи

ЖЕСТКОВА Светлана Анатольевна СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ ПЕРЕВОЗОЧНОГО ПРОЦЕССА АВТОМОБИЛЯМИ (НА ПРИМЕРЕ ДОСТАВКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ НА АВТОЗАПРАВОЧНЫЕ СТАНЦИИ) 05.22.10 – Эксплуатация автомобильного транспорта

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Оренбург – 2013 2

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образова тельном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства».

Научный руководитель - кандидат технических наук, профессор Домке Эдуард Райнгольдович Официальные оппоненты - Якунин Николай Николаевич, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Оренбургский государствен ный университет», заведующий кафедрой автомобильного транспорта;

Маняшин Александр Владимирович, кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет», доцент кафедры эксплуатации автомобильного транспорта Ведущая организация - ФГБОУ ВПО «Липецкий государствен ный технический университет»

Защита состоится 4 июля 2013 г. в 14:00 на заседании диссертационного совета Д 212.181.02, созданного на базе ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет», по адресу: 460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13, ауд. 6205.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет» Автореферат разослан 1 июня 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета В.И. Рассоха

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В России парк автомобилей ежегодно увеличивается примерно на 10%. Следствием этого является постоянное увеличение количе ства автозаправочных станций (АЗС), на которые нефтепродукты доставляются автомобилями-бензовозами с нефтебаз.

Распределение автомобилей по маршрутам производится, как правило, диспетчерскими службами нефтебаз исходя из опыта и ситуации, что нередко приводит к принятию неоптимальных управленческих и организационных ре шений. Нерациональный выбор маршрутов движения приводит к перепробегу автомобилей, увеличению транспортной работы и стоимости перевозок. С уве личением транспортной работы наблюдается значительный рост эколого экономического ущерба от выброса в атмосферу вредных веществ с отработан ными газами автомобилей.

В настоящее время отсутствуют теоретические положения и математиче ские модели, адекватно отражающие функционирование процессов перевозки нефтепродуктов. В связи с этим, научные исследования в данной области явля ются актуальными, их научная и практическая значимость предопределяет вы бор темы диссертационной работы, которая направлена на решение важной научно-практической задачи повышения эффективности доставки нефтепро дуктов автомобилями на АЗС.

Цель работы – совершенствование организации доставки нефтепродуктов автомобилями на автозаправочные станции на основе созданного научно методического, математического и программного обеспечения.

Задачи исследования:

- произвести анализ существующих методов организации доставки нефтепродуктов на АЗС;

- экспериментальным путем получить технические характеристики транс портного процесса доставки нефтепродуктов;

- решить задачи маршрутизации транспорта по доставке нефтепродуктов на АЗС с одной нефтебазы, по кольцевым и маятниковым маршрутам, путем усовершенствования классического метода «ветвей и границ»;

- разработать математическую модель интегрированной схемы доставки нефтепродуктов автомобилями на АЗС с нескольких нефтебаз;

- определить экономическую эффективность от внедрения разработанных организационно-технических мероприятий.

Объект исследования – процесс доставки нефтепродуктов с грузообразу ющих до грузопотребляющих пунктов.

Предмет исследования – зависимости показателей транспортного процес са от схемы доставки нефтепродуктов автомобилями на АЗС.

Методы исследования: методы вычислительной математики, математиче ской статистики, теории графов, линейного и динамического программирова ния.

Научная новизна исследования заключается в уточнении теоретических положений и методов повышения эффективности перевозок, которые выносят ся на защиту:

- усовершенствованный метод «ветвей и границ» применительно к усло виям перевозки нефтепродуктов;

- математическая модель для определения оптимальных маршрутов до ставки нефтепродуктов автомобилями на АЗС с нефтебаз;

- интегрированная схема доставки нефтепродуктов автомобилями на АЗС, обеспечивающая доставку с нескольких нефтебаз.

Практическая значимость работы заключается в разработке математиче ских моделей и программных средств для оптимизации планирования и достав ки нефтепродуктов автомобилями на АЗС.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены, об суждены и одобрены на:

- IV международной научно-производственной конференции «Перспек тивные направления развития автотранспортного комплекса» (Пенза, 2011 г.);

- международной научно-практической конференции «Актуальные науч ные вопросы: реальность и перспективы» (Тамбов, 2012 г.);

- VII международной научно-технической конференции «Проблемы каче ства и эксплуатации автотранспортных средств» (Пенза, 2012 г.);

- расширенном заседании кафедры «Организация и безопасность движе ния» ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитек туры и строительства» (Пенза, 2013 г.).

Результаты диссертационной работы внедрены в виде методик расчета при моделировании, принятии и выборе наиболее эффективных управленче ских решений распределения автотранспортных потоков при развозке нефте продуктов на АЗС в ООО «Пенза-Терминал» (Пензенская область), ООО «КрайсНефть» (Иркутская область), ООО «Юкон» (Самарская область);

ис пользованы в проектировании логистических схем поставки нефтепродуктов на автозаправочные станции ООО «Автоматика плюс» (Пензенская область);

внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО «Пензенский университет архитек туры и строительства».

Публикации. Основные теоретические положения и результаты диссерта ции изложены в 17 печатных работах, в том числе 5 статьях в журналах, реко мендованных ВАК РФ для опубликования результатов диссертационных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованных источников из 150 наименований и приложения. Диссертация изложена на 167 страницах, включает 98 рисунков, 64 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель, научная новизна и практическая значимость работы, объект и предмет исследований, представлены сведения об апробации резуль татов работы.

В первой главе проведен анализ современного состояния теории и прак тики доставки партионных грузов, к которым можно отнести и нефтепродукты при их доставке автомобилями на АЗС с нефтебаз.

Вопросами оптимизации перевозок таких грузов занимались многие отече ственные и зарубежные ученые: И.Е. Агуреев, Р. Беллман, А.И. Воркут, А.В. Вельможин, Е.Е. Витвицкий, В.А. Гудков, В.А. Житков, Л.С. Зарецкий, Л.В. Конторович, В.А. Корчагин, С.А. Кащеев, А.П. Кожин, С.Р. Лейдерман, Дж. Литтл, С.А. Ляпин, Л.Б. Миротин, С.М. Мочалин, В.И. Николин, С.А. Па нов, М.С. Пожидаев, С.Н. Просов, И.Х. Сигал, Э.Д. Тейлард, П.М. Томсон, А. Аткинсон, Ж. Кларк, М.Л. Фишер, С.Е. Миллер и др.

Проведённый анализ показал, что в настоящее время для описания процес сов функционирования автомобильных перевозок используются две модели – классическая (детерминированная) и дискретная.

Первая модель базируется на представлении выработки транспортной про дукции в виде непрерывной функции от времени в наряде. Несоответствие рас считанных по этой модели и фактических показателей работы по перевозке грузов достигает до 30%. Вторая модель отражает действительный характер транспортной работы, связанный с остановками для погрузочно-разгрузочных работ и оформлением документов. Учитывая особенности транспортного про цесса доставки нефтепродуктов на АЗС с нефтебаз, для его математического описания следует использовать дискретную модель.

Перевозка нефтепродуктов на АЗС может производиться помашинной и партионной доставкой с одной или нескольких нефтебаз. Теоретические поло жения и математические модели, точно отражающие практику таких перево зок, в настоящее время отсутствуют.

Для решения задачи маршрутизации транспорта при доставке нефтепро дуктов необходимо использовать точные методы расчета, так как нефтепродук ты являются опасным грузом и к их транспортировке предъявляются повышен ные требования к определению оптимальных маршрутов и времени их прохож дения.

Во второй главе приведены методика и результаты исследования процес са доставки нефтепродуктов на АЗС с нефтебаз на примере компании «РОСНЕФТЬ-Пенза».

Установлено, что АЗС компании «РОСНЕФТЬ-Пенза» в пределах Пензен ской области разбиты на две зоны обслуживания – Пензенскую и Каменскую.

Каждая зона имеет свою нефтебазу и работает автономно. По сложившейся практике Каменская нефтебаза (г. Каменка Пензенской области) обслуживает 16 АЗС, а Пензенская – 34 АЗС.

Нефтебазы и грузовые терминалы работают круглосуточно в 2 смены (по 12 часов в смену). Каждая нефтебаза имеет свою диспетчерскую службу, осу ществляющую планирование доставки нефтепродуктов на АЗС по комбиниро ванной схеме – помашинно и партионно. Диспетчерские службы при планиро вание перевозок работают по «опыту от достигнутого».

В результате исследований определены виды технологических операций в процессе развозки нефтепродуктов. Затраты времен i-ого автомобиля на j-ом маршруте перевозки нефтепродуктов складываются из пяти составляющих:

tij tij ЗП tij ЗР tij П tij Р tij ДВ, (1) где tij ДВ – время движения на маршруте;

tij П, tij Р – соответственно время по грузки и разгрузки нефтепродукта;

tij ЗП, tij ЗР – соответственно время заезда бензовоза на погрузку и разгрузку.

Функциональная схема операций по перевозке нефтепродуктов представ лена на (рис. 1).

Схема перевозки нефтепродуктов в отличие от перевозок других видов грузов отличается тем, что в перевозке нефтепродуктов значительную часть времени работы бензовоза на маршруте занимает время заезда на погрузку разгрузку и ряд дополнительных операций, которые выполняются при перевоз ке опасных грузов.

Для определения закона распределения времени погрузки и разгрузки нефтепродуктов, заезда бензовозов на погрузку и разгрузку, а также скорости движения бензовозов в населенных пунктах и вне населенных пунктов были проведены натурные исследования на десяти реальных маршрутах доставки нефтепродуктов на АЗС.

Характеристики транспортного процесса сравнивали с законом нормаль ного распределения. Сравнение показало, что указанные характеристики рас пределены по нормальному закону распределения (использовался критерий Пирсона от 3,48 до 9,16).

С целью установления основных показателей транспортного процесса по ставки нефтепродуктов на АЗС были проведены натурные исследования восьми смен работы каждой нефтебазы.

При исследовании устанавливались:

Q – масса нефтепродуктов, перевезенных i-ым бензовозом по j-ому ij маршруту;

t – время нахождения i-го бензовоза на j-ом маршруте;

ij l jГЕ – суммарная длина грузовых звеньев на j-ом маршруте;

l j – суммарная длина холостых пробегов на j-ом маршруте;

Х l j – длина j-го маршрута;

q – масса нефтепродукта доставляемого в j-ом маршруте на каждую АЗС;

tij – время простоя бензовоза.

ПРО По этим экспериментальным данным были определены:

1. Транспортная работа, выполненная на -ом грузовом звене j-го маршру та:

n M l ГЕ, Т КМ, P (2) j j j где n – количество грузовых звеньев на j-ом маршруте;

l ГЕ – длина грузового j звена j-ого маршрута;

M j – масса нефтепродуктов в бензовозе на -ом грузо вом звене j-го маршрута.

2. Выработка i-го бензовоза на j-ом маршруте:

U Q / t, Т / ЧАС ;

а) (3) ij ij ij W P / t, Т КМ / ЧАС ;

б) (4) ij ij ij 3. Коэффициент грузового пробега на j-ом маршруте:

l jГЕ / l j. (5) Основные показатели одной из исследованных смен работы компании «РОСНЕФТЬ-Пенза» по доставке нефтепродуктов на АЗС приведены в табл. 1.

Таблица 1 – Основные показатели работы компании «РОСНЕФТЬ-Пенза» по доставке нефтепродуктов на АЗС за смену Средняя Масса пе- Общий Время Время Коэффи выработка Холо- Грузо- Транс ревезенных пробег бензо- просто- циент бензовозов стой вой портная нефтепро- автомо- возов в ев бен- грузового пробег пробег работа дуктов биля наряде зовозов пробега 432,3 2513 90,3 3,6 1202 1311 0,52 31375 4,78 Недостаток нефтепродуктов на Пензенской нефтебазе ежедневно воспол няется доставкой бензовозами с Сызранской нефтебазы.

В результате проведенных исследований установлено:

- планирование перевозок нефтепродуктов на АЗС с нефтебаз осуществля ется на основе интуиции;

- нефтебазы работают автономно, обслуживая АЗС своей зоны;

- осуществляется неэффективная доставка нефтепродуктов бензовозами из Сызрани в Пензу;

- не эффективно используются бензовозы на Каменской нефтебазе;

- средняя выработка бензовозов составляет 4,78 т/ч и 348 /ч.

Для повышения эффективности доставки нефтепродуктов на АЗС необхо димо теоретически обосновать методику расчета, разработать алгоритм и про граммное обеспечение для определения оптимальных маршрутов доставки нефтепродуктов на АЗС.

Третья глава посвящена теоретическому обоснованию и разработке моде ли маршрутизации транспорта при доставке нефтепродуктов на АЗС с нефте баз.

Наиболее адекватно действительный процесс доставки нефтепродуктов с нефтебаз на АЗС отражает классический метод «ветвей и границ», предложен ный Дж. Литлом, К. Мурти, К. Керолом и Д. Суини, поэтому он был принят за основу разработки оптимальных моделей доставки нефтепродуктов на АЗС по кольцевым и маятниковым маршрутам.

В литературе метод «ветвей и границ» считается одним из точных методов решения задачи маршрутизации транспорта по кольцевым маршрутам.

НАЧАЛО ПРОВЕРКА ПРОВЕРКА УРОВНЯ БЕНЗОВОЗА НА НЕФТЕПРОДУКТОВ В НАЛИЧИЕ ПУСТО РЕЗЕРВУАРЕ ПОСЛЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ СЛИВА БЕНЗОВОЗА ПОСЛЕ СЛИВА ОФОРМЛЕНИЕ ОСТАТОК 00-02- 00-00- ПУТЕВКИ 00-01- ОФОРМЛЕНИЕ ДОКУМЕНТОВ ПО СЛИВ ПРИЕМКЕ ОПЛОМБИРОВАНИЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ С НЕФТЕПРОДУКТОВ БЕНЗОВОЗА ПРИ БЕНЗОВОЗА В 00-06- ВЪЕЗДЕ НА НБ РЕЗЕРВУАР АЗС 00-01- 00-21- ЗАПОЛНЕНИЕ ПРОВЕРКА УРОВНЯ МАНЕВРИРОВАНИЕ ПУТЕВОГО ЛИСТА НЕФТЕПРОДУКТОВ В ПО НБ ВОДИТЕЛЕМ ПО РЕЗЕРВУАРЕ АЗС 00-01-00 ВЫЕЗДУ С АЗС 00-05- 00-02- ЗАБОР ПРОБ ПОГРУЗКА НЕФТЕПРОДУКТОВ БЕНЗОВОЗА ИЗ БЕНЗОВОЗА НА МАНЕВРИРОВАНИЕ 01-25-02 ХРАНЕНИЕ ПО АЗС 00-04- 00-00- ПРОВЕРКА МАНЕВРИРОВАНИЕ ПЛОТНОСТИ И ПО НБ ТЕМПЕРАТУРЫ 00-00- НЕФТЕПРОДУКТОВ В ПУТЕВКА БЕНЗОВОЗЕ ДА ОФОРМЛЕНА НА 2-ве АЗС 00-19- ПРОВЕРКА УРОВНЯ ПРОВЕРКА УРОВНЯ НЕ НАЛИВА БЕНЗОВОЗА НАЛИВА ДОЛИЛ НЕТ 00-05- В НОРМЕ ХОЛОСТОЙ ПРОБЕГ БЕНЗОВОЗА С АЗС ПЕРЕДАЧА ОФОРМЛЕНИЕ НА НБ ДОКУМЕНТОВ НА ОПЛОМБИРОВАНИЕ ДОКУМЕНТОВ ПРИ 00-26- АЗС БЕНЗОВОЗА ВЫЕЗДЕ С НБ 00-02- ЗАПОЛНЕНИЕ ЗАПОЛНЕНИЕ ПУТЕВОГО ЛИСТА ПУТЕВОГО ЛИСТА ЗАПОЛНЕНИЕ ВОДИТЕЛЕМ ПО ВОДИТЕЛЕМ ПО ПУТЕВОГО ЛИСТА ПРИЕЗДУ НА НБ ПРИЕЗДУ НА АЗС ВОДИТЕЛЕМ ПО 00-01- ВЫЕЗДУ С НБ КОНЕЦ МАНЕВРИРОВАНИЕ МАНЕВРИРОВАНИЕ ПО АЗС ПО НБ 00-00- ТРАНСПОРТЕРОВКА НЕФТЕПРОДУКТОВ НА АЗС 00-25- Рис.1 – Функциональная схема операций при перевозке нефтепродуктов Для решения таких задач составляется исходная матрица весов-расстояний между пунктами исследуемой транспортной сети (табл. 2).

Таблица 2 – Исходная матрица весов транспортной сети № … 1 2 1...

… … … … … … Затем в каждой строке исходной матрицы находится минимальный эле мент, который вычитается из всех остальных элементов, расположенных в рассматриваемой строке:

aij aij hi, i 1,2,3,, n.

' (6) Составляется новая матрица. В полученной матрице находится минималь ный элемент в каждом столбце, который вычитается из всех остальных эле ментов, расположенных в рассматриваемом столбце:

aij aij hi, j 1,2,3,, m.

" ' (7) На основе полученной матрицы составляется оценочная матрица. Для это го устанавливается оценка каждого элемента с по формуле:

A min aik min asj, " " (8) где – наименьшие элементы соответственно в строке и столбце ;

,.

В полученной матрице находится пара с максимальной оценкой:

Aks max Aij, i, j 1,2,3,, n. (9) В оценочной матрице вычеркивается строка и столбец с наибольшей оценкой. Блокируется ячейка на пересечении строки и столбца, а также ветвь, ведущая к зацикливанию цепи со звеном. Составляется новая мат рица и т.д.

Таким образом, путем последовательных преобразований исходной матри цы устанавливается оптимальный маршрут развозки грузов.

Однако проведенные автором исследования показали, что изложенная ме тодика решения задачи маршрутизации транспорта не всегда дает ее решение, хотя замкнутый контур существует. Причиной такого вырождения является ги потеза, принятая для оценки ветви, которую необходимо вычеркнуть из матри цы весов. Она утверждает, что в маршрут включается нулевой элемент матрицы, для которого сумма минимальных элементов в i-ой строке и j-ом столбце будет максимальной. При этом за аксиому принимается второе утверждение, что множество гамильтоновых контуров делятся на два подмножества, имею щие также гамильтоновые контуры. На основе этого делается вывод о возмож ности получения в процессе итерации конечного цикла точного решения зада чи.

На рассмотренных автором примерах показано, что при решении задачи маршрутизации транспорта методом «ветвей и границ» может произойти зави сание узлов транспортного графа, что приводит к вырождению решения.

Чтобы исключить зависание узла, требуется изменить алгоритм решения задачи и внести в него дополнительное условие.

Оно заключается в следующем. После определения номера зависшего узла возвращаемся назад и находим таблицу, в которой он был вычеркнут. На сле дующем шаге вычеркиваем не ячейку с максимальной оценкой, а ветвь, содер жащую номер зависшего узла. Поскольку ветвей с зависающим узлом может быть несколько, то оптимизирующая ветвь установлена перебором вариантов.

Тогда в узле будет вход и выход.

Усовершенствованный алгоритм решения задачи маршрутизации транс порта по кольцевым и маятниковым маршрутам выглядит следующим образом.

1. Создается приведенная матрица [ ]. Для этого в каждой строке матри цы весов [ ] находим минимальный элемент и вычитаем его из всех осталь ных элементов, расположенных в рассматриваемой строке:

aij aij hi, i 1,2,3,, n.

' (10) Затем в полученной матрице находится минимальный элемент в каждом столбце и вычитается из всех остальных элементов, расположенных в рассматриваемом столбце:

aij aij hi, j 1,2,3,, m.

" ' (11) 2. Определяется оценочная матрица [ ]. Определяется для каждого нуле в [ ] оценка по формуле:

вого элемента A min aik min asj, " " (12) где – наименьший элемент в i-ой строке;

– наименьший элемент в j-ом столбце;

.

Находим пару с максимальной оценкой Aks max Aij, i, j 1,2,3,, n. (13) 3. Осуществляется переход к новой матрице [ ]. Для этого в оценочной матрице [ ] вычеркивается строка и столбец с наибольшей оценкой. Бло кируется ячейка на пересечении строки и столбца, а также любая ветвь, ве дущая к зацикливанию цепи со звеном.

4. При вырождении решения устанавливается номер зависшего узла.

5. Устанавливается дуга с зависшей вершиной, которая не была за блокирована или использована.

6. Определяется оценочная матрица, в которой ветвь с узлом была вычеркнута первый раз.

7. На следующем шаге вычеркивается дуга, а не ячейка с максималь ной оценкой. При этом и должен образовывать склейку (цепь).

8. Создается фиктивная матрица [ ] и [ ] путем введения в оценочную матрицу [ ] фиктивных узлов и.

9. Над матрицами [ ], [ ], [ ] выполняются операции приведения и оценки по пунктам 1 - 7 до тех пор, пока не останется матрица 2х2 и вычерки ваемая ветвь не станет очевидна.

10. Оптимальный маршрут устанавливается путем сравнения полученных вариантов.

Расчет по разработанному алгоритму производится по специально разрабо танной программе, которая позволяет осуществить перебор всех возможных вариантов маршрутов в соответствии с разработанным алгоритмом. Если в процессе расчета получается несколько маршрутов, имеющих одинаковое ми нимальное значение целевой функции (длина маршрута), то она выбирает оп тимальный маршрут по наименьшей транспортной работе (рис. 2). Все модули программы реализованы на языке программы Java, в среде программирования Netbeans.

В четвертой главе приведена разработка модели интегрированной схемы развозки нефтепродуктов на АЗС с нескольких нефтебаз.

Интегрированная схема развозки нефтепродуктов представляет собой со вокупность нескольких нефтебаз и множества обслуживаемых ими АЗС, соеди ненных между собой и нефтебазами маятниковыми и кольцевыми ветвями, пе ревозка нефтепродуктов по которым осуществляется помашинной и партион ной отправками.

При развозке нефтепродуктов с нескольких нефтебаз необходимо, чтобы учитывались следующие особенности:

- маршрут осуществляется по специально разработанной схеме, учитываю щей особенности перемещения опасного груза, который не всегда совпада ет с кратчайшими расстояниями между АЗС и нефтебазой;

- для перевозки нефтепродуктов, применяются автомобили большой грузо подъёмности. Свободного объема ёмкостей на АЗС нередко оказывается недостаточном для организации маятникового маршрута и нефтепродукты развозятся на несколько АЗС.

Математическая модель задачи маршрутизации транспорта при развозке нефтепродуктов из нескольких баз можно записать следующим образом:

a12 a13 a1 a1N a2 a2 N a21 a23, L (14) aN 1 aN 2 aN 3 aN где aN – вес дуги (расстояние, время) между пунктами транспортной сети.

Требуется минимизировать целевую функцию в виде суммарного пробега f L aN min, (15) НАЧАЛО ПОИСК MIN УДАЛЯЕМ ЭЛЕМЕНТА В НАЙДЕННЫЕ СТРОКУ КАЖДОЙ СТРОКЕ И И СТОЛБЕЦ ЕГО ВЫЧЕРКИВАНИЕ РАЗМЕР МАТРИЦЫ 2Х БЛОКИРУЕМ ВЕТВЬ ПОИСК MIN ВЕДУЩУЮ К ДА ЭЛЕМЕНТА В ЗАЦИКЛИВАНИЮ КАЖДОМ ТОЛБЦЕ И ЕГО ВЫЧЕРКИВАНИЕ МАТРИЦА НЕ ЗАБЛОКИРОВА ДОБАВЛЕНИЕ НА ВЫЧЕРКНУТЫХ ВЕРШИН К ДА ОЦЕНИВАНИЕ НУЛЕЙ МАРШРУТУ ПОРОГ НАЙДЕННОГО СОЗДАЕМ ЗНАЧЕНИЯ ПОИСК МАХ ПРОХОДИМ И ЗНАЧЕНИЙ ДА УДАЛЯЕМ ВЕТКУ L ВСЕ ВЕРШИНЫ ПРОЙДЕНЫ ДА РЕЖИМ ПОИСК MIN ФИКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТА В УЗЛОВ МАТРИЦА НЕ КАЖДОМ ТОЛБЦЕ И ДА ВКЛЮЧЕН ЗАБЛОКИРОВА ЕГО ВЫЧЕРКИВАНИЕ НА СОХРАНЕНИЕ ДА ПОРОГА И ТЕКУЩЕГО ДОБАВЛЯЕМ i МАРШРУТА В СТОЛБЕЦ (ПО НАЙДЕННЫМ ГЛОБАЛЬНОЙ ФИКТИВНУЮ МАХ ЗНАЧЕНИЯМ) ТАБЛИЦЕ ВЕРШИНУ МАРШРУТОВ ОБХОД ЗАВИСАНИЙ ВЫЧИСЛЕНИЕ СОЗДАЕМ ВКЛЮЧЕН ПОРОГА (ГРАНИЦЫ) ПРОХОДИМ И ДА УДОЛЯЕМ ВЕТКУ F ПОИСК ПЕРВОГО ВЫЧЕРКИВАНИЯ ДА ДОБАВЛЯЕМ СТРОКУ ЗАБЛОКИРОВАННОЙ ГРАНИЦА - ФИКТИВНУЮ ВЕРШИНЫ ПРЕВЫШЕНА ВЕРШИНУ ВЫЧЕРКИВАНИЕ ДРУГОЙ ВЕТВИ С СОЗДАЕМ НОМЕРОМ ПРОХОДИМ И ЗАВИСШЕГО УЗЛА УДАЛЯЕМ ВЕТКУ F i КОНЕЦ Рис. 2 – Функциональная схема программы при ограничениях:

n m K, (16) N Q j q ji q, (17) m n Q j G, (18) j где n – количество нефтебаз;

N – количество АЗС;

K i – количество посещае мых нефтебаз;

m – число маршрутов;

qij – количество нефтепродуктов в j-ой АЗС;

q – грузоподъемность бензовоза;

G – количество нефтепродуктов на n m Qj ой нефтебазе;

– объём завозимого нефтепродукта на всех маршрутах.

j Условие (16) выражает равенство числа маршрутов количеству посещений нефтебаз. Зависимость (17) обеспечивает последовательность посещения двух пунктов разгрузки на кластерном маршруте и отсутствие превышения объема завозимого нефтепродукта грузоподъемности бензовоза. Равенство (18) выра жает соответствие объемов завозимого нефтепродукта на всех маршрутах его объему, вывозимому из всех нефтебаз.

Время нахождения i-го автомобиля на j-ом маршруте:

ге х lij lij j tijр tij tij tij, п зр зп tij (19) V i где V – скорость бензовоза км/ч;

N – количество нефтебаз.

Резерв времени после решения задачи маршрутизации для i-го автомобиля:

n tij, Ti Ti НАР (20) где Ti НАР – плановое время нахождения i-го автомобиля на линии;

n – количе ство маршрутов обслуживаемых i-ым автомобилем.

Найденный остаток времени сравнивается с временем других маршрутов оставшихся АЗС:

Ti (tij ). (21) Если условие (17) выполняется, то полученный маршрут включается в но вый план развозки. Представленная процедура должна выполняться для всех автомобилей до тех пор, пока не будет выполнено условие (17).

Алгоритм определения оптимальных маршрутов по разработанной модели заключается в следующем:

- определяются исходные данные;

- решается задача маршрутизации транспорта при отдельном и совмест ном обслуживании зон, принадлежащим разным нефтебазам;

- рассчитывается время работы i-го транспортного средства на линии;

- определяется резерв времени i-го автомобиля;

- проектируются дополнительные ездки и новые маршруты с учетом по лученного резерва времени;

- решается новая задача маршрутизации транспорта;

- выбираются оптимальные решения;

- определяются технические показатели транспортного процесса за смену.

В пятой главе приведен сравнительный анализ основных показателей работы нефтяной компании (на примере компании «РОСНЕФТЬ-Пенза») по существующей (табл. 1) и рекомендуемой (табл. 3, рис. 3) схемам планирования и организации доставки нефтепродуктов на АЗС.

Время простоя бензовозов за смену определялось по формуле:

t ПРО (t П t P )Q mt ЗП сt ЗР, Ч, (22) ЗР П ЗП где m – количество маршрутов;

с – количество АЗС;

t, t, t, t – принима P лись по табл. 1;

Q – масса перевозимого за смену нефтепродукта.

Таблица 3 – Показатели сменной работы компании «РОСНЕФТЬ-Пенза» при интегрированной схеме развозки нефтепродуктов на АЗС 432,3 2326 84,52 42,74 1201 1121 0,48 22481 5,11 Каменская зона Пензенская зона 21 39 8 102 10 49 15 100 73 75 56 29 11 68 34 К 87 П 118 73 12 С 46 17 1 89 62 85 7 Рис. 3 – Схема маршрутов при интегрированной схеме развозки грузов с Пензенской, Каменской и Сызранской нефтебаз Сравнение показателей, приведенных в табл. 1 и табл. 3, позволяет сделать следующие выводы:

- общая длина маршрутов и время нахождения на них бензовозов сокра щается соответственно на 7,6 и 6,4 %;

- увеличивается выработка (т/ч) на 6,9%;

- сокращается необходимое количество бензовозов;

- сокращается время простоя бензовозов на 18,4 %.

Оценка экономической эффективности предложенных решений произве дена по двум показателям: затратам на организацию маршрутов в смену ЗМ и величине эколого-экономического ущерба ЗУ от работы бензовозов за смену.

Результаты расчетов, выполненные для одной смены работы компании «РОСНЕФТЬ-Пенза»:

- при существующей схеме организации работ:

ЗМ = 2604899 руб., ЗУ = 8834 усл.ед;

- при внедрении предложенной схемы:

ЗМ = 2388557 руб., ЗУ = 8074 усл.ед.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 1. Решена важная научно-практическая задача повышения эффективности доставки нефтепродуктов автомобилями с нефтебаз на автозаправочные стан ции за счет разработки и обоснования технологических мероприятий и матема тических моделей, определения наиболее рациональных маршрутов доставки нефтепродуктов на АЗС.

2. Экспериментально установлено, что планирование перевозок нефте продуктов с нефтебаз на АЗС осуществляется на основе интуиции «от достиг нутого», что, как правило, не является оптимальным и снижает эффективность перевозочного процесса.

3. Решена задача маршрутизации транспорта по доставке нефтепродуктов на АЗС с одной нефтебазы по кольцевым и маятниковым маршрутам на основе усовершенствованного классического метода «ветвей и границ».

4. Разработаны математические модели и программное обеспечение для определения оптимальных маршрутов доставки нефтепродуктов на АЗС с од ной и нескольких нефтебаз, расчеты по которым позволяют использовать эф фект от их совместной работы и повысить эффективность транспортного про цесса за счет повышения точности планирования доставки нефтепродуктов на АЗС. Установлено, что в результате применения предложенных решений ком панией «РОСНЕФТЬ-Пенза» общий пробег автомобилей по доставке нефте продуктов сократился на 7,4% и время простоев автомобилей – на 18,4%, уве личилась часовая выработка автомобилей на 6,4%.

5. Внедрение разработанной модели доставки нефтепродуктов автомоби лями на АЗС позволило снизить затраты на организацию маршрута на 9% и ве личину эколого-экономического ущерба от работы бензовозов на 8,6%.

6. Научная, практическая и экономическая значимость полученных ре зультатов подтверждается практикой их использования в ООО «Пенза Терминал» (Пензенская область), ООО «КрайсНефть» (Иркутская область), ООО «Юкон» (Самарская область) в виде методик расчета при моделировании, принятии и выборе наиболее эффективных управленческих решений распреде ления автотранспортных потоков при развозке нефтепродуктов на АЗС;

ис пользованием в проектировании логистических схем поставки нефтепродуктов на автозаправочные станции ООО «Автоматика плюс» (Пензенская область);

внедрением в учебный процесс ФГБОУ ВПО «Пензенский университет архи тектуры и строительства».

Основные публикации по теме диссертации:

В изданиях из «Перечня …» ВАК:

1. Жесткова, С.А Особенности решения задачи маршрутизации транспорта методом ветвей и границ / Э.Р. Домке, С.А. Жесткова, В.Ю. Акимова // Вестник Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета). – 2012. – № 2. – С. 76-79.

2. Жесткова, С.А. Использование фиктивных узлов для определения опти мальной комбинации маршрутов с совместным центром / К.С. Подшивалова, Э.Р. Домке, С.А. Жесткова С.Ф. Подшивалов // Известия высших учебных за ведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2011. – № 2 – С. 81-92.

3. Жесткова, С.А. Использование метода «ветвей и границ» при решении задач маршрутизации транспорта / С.А. Жесткова // Мир транспорта и техноло гических машин. – 2012. – № 1. – С. 94-101.

4. Жесткова, С.А. Повышение эффективности развозки нефтепродуктов автомобильным транспортом / Э.Р. Домке, С.А. Жесткова, С.Ф. Подшивалов // Вестник Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета). – 2012. – № 3. – С. 70-74.

5. Жесткова, С.А. Особенности модели функционирования интегрирован ной системы развозки грузов // Э.Р. Домке, С.А. Жесткова // Мир транспорта и технологических машин. – 2012. – № 3. – С. 94-99.

В прочих изданиях:

6. Жесткова, С.А. Системный подход к моделированию процесса управле ния транспортировкой нефтепродуктов в смешанных перевозках / Э.Р. Домке, С.А.Жесткова // Перспективные направления развития автотранспортного ком плекса: материалы IV международной научно-производственной конфиренции.

– Пенза: ПГСХА, 2011. – С. 58-62.

7. Жесткова, С.А. Организация доставки нефтепродуктов с использовани ем логистического подхода / С.А. Жесткова // Проблемы качества и эксплуата ции автотранспортных средств: материалы VII международной научно техническая конференция. – Пенза: ПГУАС, 2012. – С. 37-41.

8. Жесткова, С.А. Модель функционирования развозки грузов при дис кретном характере транспортной работы / Э.Р. Домке, С.А. Жесткова, К.С.

Подшивалова, С.Ф. Подшивалов // Проблемы качества и эксплуатации авто транспортных средств: материалы VII международной научно-техническая конференция. – Пенза: ПГУАС, 2012. – С. 61-66.

Подписано в печать 31.05. Печать оперативная. Формат 60х84 1/16. Бумага типографская.

Заказ № 35 от 31.05.13 г. Тираж 110 экз.

Отпечатано в типографии ООО «Константа» 460024, г. Оренбург, ул. Туркестанская, 18, тел.: (3532) 53-24-