МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Східноукраїнський національний університет

імені Володимира Даля

Бабушкін Геннадій Федорович

УДК 656.13.073:681.3

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ ПРОЦЕСАМИ ЗАВОДСЬКИХ ПЕРЕВЕЗЕНЬ БЕЗРЕЙКОВИМ КОЛІСНИМ ТРАНСПОРТОМ

05.22.12 - Промисловий транспорт

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

Луганськ – 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі “Транспортні технології” в Запорізькому національному технічному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий консультант: доктор технічних наук, професор

Губенко Володимир Костянтинович, Приазовський державний технічний університет (м. Маріуполь), декан факультету “Транспортні технології”, завідувач кафедри “Технологія міжнародних перевезень і логістика”.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Омельченко Олександр Дмитрович, Київський університет економіки і технології транспорту, професор кафедри “Транспортні системи, сервіс та логістика”;

доктор технічних наук, професор

Нагорний Євген Васильович, Харківський національний автомобільно-дорожний університет, завідувач кафедри “Транспортні технології”;

доктор технічних наук

Мироненко Віктор Кімович, Державний науково-дослідний центр залізничного транспорту України (м.Київ), начальник відділення “Технології та організація перевезень державного підприємства”.

Провідна установа: Національний транспортний університет Міністерства освіти і науки України (м.Київ), кафедра “Транспортні системи та маркетинг”.

Захист дисертації відбудеться “ 29 “ _грудня_ 2003р. о 1200 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 29.051.03 при Східноукраїнському національному університеті імені Володимира Даля за адресою: 91034, Україна, м. Луганськ, кв. Молодіжний, 20а.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Східноукраїнського національного університету за адресою: Україна, 91034, м. Луганськ, кв. Молодіжний, 20а.

Автореферат розіслано “_28_“ __листопада____ 2003 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

доктор технічних наук, професор Ю.І. Осенін

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В обсязі заводських перевезень на промислових підприємствах питома вага безрейкового колісного транспорту (БКТ) складає понад 65%. Однак БКТ на сьогодні на багатьох промислових підприємствах використовується неефективно. Значні простої і порожні пробіги транспортних машин (ТМ) призводять до зниження їх продуктивності і, врешті, до збільшення робочих парків машин і чисельності транспортних працівників. Великі парки ТМ, у свою чергу, негативно впливають на екологію і економію енергоресурсів. Системи доставки матеріалів у цехи підприємств, які склалися, вимагають залучення до процесів доставки промислових робітників і спричиняють створення в цехах запасу вантажу.

Виникає необхідність перевозити у великому обсязі дрібні партії різнорідних матеріалів (значно менше вантажомісткості ТМ), у визначений час робочої зміни, з врахуванням стохастичного характеру виробництва. Доставка організується за участі виробничих ділянок і цехів, відділу матеріально-технічного постачання (ВМТП), виробничо-диспетчерського відділу (ВДВ) і інших структурних підрозділів підприємств. ТМ експлуатуються в абразивному середовищі і важких експлуатаційних умовах. Для ефективної організації доставки матеріалів необхідні комп'ютерна оперативна інформація, автоматизація документообігу та розробка нових методів вирішення комплексу задач з керування процесами заводських перевезень. Тому в дисертації розробляються методи, які засновані на логістичних принципах, системному аналізі та дослідженні операцій і дозволяють підвищити оперативність і надійність доставки вантажів; скоротити запаси вантажів і площ прицехових складів, робочі парки транспортних машин з обліком їх економічно оптимальних термінів заміни.

Нові методи розробки систем керування процесами заводських перевезень і прийняття науково обґрунтованих рішень, що створені на основі теоретичних розробок даної дисертаційної роботи, дозволяють кваліфікувати тему роботи як актуальну, спрямовану на вирішення важливої науково-технічної проблеми підвищення ефективності заводських перевезень БКТ при мінімальних витратах матеріальних, трудових і енергетичних ресурсів, поліпшенні охорони навколишнього середовища і підвищенні культури праці.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана у відповідності з:

· українсько-угорсько-німецькою програмою “Логістика Приазов'я”, затвердженою Міносвіти України від 28.01.1997 р.;

· тематичним планом НДР, що фінансований з коштів держбюджету МОНУ на 1999 р. Запорізького державного технічного університету, затвердженим у січні 1999 р., за темою ДБ 04319 “Розробка основ мікрологістичних систем процесів заводських перевезень”, держреєстрація №0199U001082;

· планом госпдоговірних робіт ЗПО “Перетворювач” (договір №4321-35/35Д від 10.12.1981 р. “Дослідження питань організації та механізації транспортних робіт на ЗПО “Перетворювач”), держреєстрація № 01829000061;

· планом госпдоговірних НДР комбінату “Запоріжсталь” (договір №20-146/4334 від 01.12.1993 р. “Удосконалення системи обліку і доставки матеріалів із ЦПВ на основне виробництво комбінату “Запоріжсталь” із застосуванням ЕОМ”), держреєстрація №0194U012773.

Роботи пов'язані з підвищенням ефективності систем управління процесами заводських перевезень. Автор є відповідальним виконавцем (тема ДБ 04319) і керівником (теми 4321 та 4334) названих робіт.

Мета і задачі дослідження. Метою цієї дисертаційної роботи є розвиток теорії та розробка формалізованих методів підвищення ефективності управління процесами заводських перевезень безрейковим колісним транспортом при стохастичному характері виробництва на основі мікрологістики, системного аналізу, теорії дослідження операцій і управління запасами, що забезпечують мінімізацію матеріальних, трудових, енергетичних ресурсів і підвищення якості транспортного обслуговування цехів.

Поставлена мета досягається вирішенням наступних задач:

1. Огляд і аналіз робіт з дослідження процесів заводських перевезень БКТ з виявленням шляхів і методів досягнення мети дослідження.

2. Розробка основ формалізації мікрологістичних систем (МЛС) управління процесами заводських перевезень з метою підвищення оперативності управління і надійності доставки вантажів.

3. Проведення досліджень і розробка методів:–

підвищення ефективності системи управління процесами доставки дрібних партій різнорідних матеріалів у цехи підприємства з метою мінімізації транспортних і трудових ресурсів;–

підвищення ефективності систем управління процесами міжцехових перевезень технологічних вантажів з врахуванням мінімізації порожніх пробігів ТМ, непродуктивних простоїв і доставки вантажів у визначений час робочої зміни з метою зменшення робочих парків ТМ, підвищення продуктивності праці і якості транспортного обслуговування цехів;–

планування багатоетапного технічного оснащення процесів перевезень з врахуванням динаміки первинних даних і економічно оптимальних термінів заміни ТМ по роках розрахункового періоду, з метою зменшення робочих парків ТМ, витрат на їх утримання і витрат енергоресурсів;–

управління запасами матеріалів у виробничих цехах з врахуванням стохастичності їх попиту і поставок, надійності систем доставки, економічної ефективності звільнення від запасів виробничих площ, можливих витрат внаслідок зупинки цеху з причини дефіциту матеріалу.

Об'єкт дослідження – процеси заводських перевезень безрейковим колісним транспортом.

Предмет дослідження – закономірності підвищення ефективності систем управління процесами заводських перевезень від причино-наслідкових взаємозв’язків та характеристик підсистем управління.

Методи дослідження. Формалізація систем управління процесами заводських перевезень базується на принципах мікрологістики та системного аналізу.

Нормування трудомісткості та тривалості вантажних робіт з дрібними партіями різнорідних матеріалів, а також приведення обсягів замовлених дрібних партій різнорідних вантажів до вантажомісткості рухомого складу здійснюється методами математичної статистики, застосованих до задачі ідентифікації розрахункових коефіцієнтів завантаження для номенклатурних груп матеріалів. При розробці методу комплектування машиновідправок дрібних партій різнорідних матеріалів і формування змінних завдань ТМ використо-

вувались евристичні методи дискретної оптимізації та статистичного моделювання на ЕОМ.

Оптимізація міжцехових оперативних маршрутів виконувалась на ЕОМ методом сумісних матриць, адаптованим до у мов заводських перевезень. Задача оптимальної черговості обслуговування міжцехових маршрутів вирішується із застосуванням методу гілок та границь для рішення задачі комівояжера. При оптимізації комплексів ТМ і ВРМ на маршрутах використані методи теорії масового обслуговування. Набір роботи ТМ на зміну з врахуванням розподілу машиновідправок по періодах робочої зміни здійснюється методом "заборонених клітинок".

Для визначення економічно доцільних термінів заміни автомобілів розроблено метод, який базується на теорії динамічного програмування. Розрахунок багатоетапного оснащення процесу перевезень рухомим складом засновано на методі таблично-графічного моделювання теорії графів. При оптимізації запасів вантажів у прицехових складах використані принципи логістичного управління, теорія управління запасами та математична статистика.

Наукова новизна отриманих результатів дослідження полягає в тому, що вирішено науково-технічну проблему підвищення ефективності систем керування процесами заводських перевезень на основі закономірностей причинно-наслідкових взаємозв'язків, характеристик підсистем керування (заводських цехів і складів), а також взаємодія між ними.

В дисертації отримала подальший розвиток теорія комплексного управління процесами комплектування машиновідправок і централізованої доставки дрібнопартіоних різнорідних вантажів на основі: формалізації МЛС; приведення обсягів замовлених дрібних партій різнорідних вантажів до вантажомісткості рухливого складу за критерієм ступеня недовикористання вантажомісткості ТМ; формування змінних завдань ТМ евристичними методами дискретної оптимізації за критерієм мінімальних витрат трудових і транспортних ресурсів.

Удосконалено теорію керування процесами централізованих міжце-хових перевезень технологічних вантажів на основі: формалізації МЛС; оптимальної черговості обслуговування заводських маршрутів; оптимізації ком-плексів транспортних і вантажно-розвантажувальних машин на маршрутах за критерієм мінімальних утрат від простоїв; набору роботи ТМ на зміну з урахуванням часу появи машиновідправок. Реалізація системи дозволяє значно зменшити робочий парк ТМ і підвищити продуктивність БКТ.

Уперше розроблений метод керування багатоетапним технічним оснащенням процесу перевезень у часі функціонування мікрологистичних систем з урахуванням термінів заміни автомобілів і динаміки вихідних даних по роках розрахункового періоду, з метою зменшення робочих парків машин, витрат на їхній зміст і витрати енергоресурсів.

Одержала подальший розвиток теорія керування запасами матеріалів у цехах при обслуговуванні їхній БКТ з обліком: стохастичности попиту і постачань матеріалів, надійності системи доставки, економічної ефективності внаслідок звільнення від запасів виробничих площ і можливих утрат при зупинці цеху через дефіцит матеріалу. Це дозволяє знизити втрати через омертвляння цехової площі і вантажної маси в запасах, ліквідувати зупинки цехів через дефіцит матеріалів.

Відмінність отриманих теоретичних і практичних результатів від раніше відомих визначається розробкою нових формалізованих методів підвищення ефективності управління ПЗП на основі: поєднання принципів логістичного управління процесами доставки, теорії дослідження операцій, моделей взаємодії і оптимізації, з метою мінімізації витрат трудових, матеріальних та енергетичних ресурсів.

Практичне значення отриманих результатів полягає в наданні науковим і виробничим організаціям промислового транспорту принципово нових інструментів для планомірної організації своєї діяльності в побудові техніко-економічної політики гармонійного розвитку процесу заводських перевезень безрейковим колісним транспортом. Розроблені економіко-математичні моделі оптимізації широкого кола мікрологістичних задач процесу перевезень створюють можливості для формування та розробки стратегічних програм розвитку заводського транспорту із включенням усіх системоутворюючих факторів, у відповідності до задач вітчизняної економіки. До використання призначені: метод проектування і удосконалення МЛС управління ПЗП; принципи автоматизації перетворення інформаційних потоків; методи комплектування машиновідправок і набору змінних завдань ТМ, оптимізації на ЕОМ міжцехових оперативних маршрутів роботи ТМ, набору роботи ТМ на зміну з врахуванням розподілу машиновідправок по періодах робочої зміни, управління багатоетапним плануванням технічного оснащення процесу перевезень автомобілями, управління запасами матеріалів при обслуговуванні цехів БКТ.

Розроблені в дисертації методи формалізації МЛС заводських перевезень використані на запорізьких підприємствах ЗПО “Перетворювач”, ВАТ “Запоріжсталь”, ВАТ “Мотор-Січ”, електромашинобудівному заводі “Іскра” і можуть бути використані на промислових підприємствах різних галузей промисловості.

Основні результати, отримані в дисертації, включені в курс дисципліни “Логістичні системи на промисловому автомобільному транспорті”, що читається на кафедрі “Транспортні технології” ЗНТУ; використовуються в курсовому й дипломному проектуванні названої кафедри.

Практичне використання результатів роботи підтверджується відповідними документами, які наведені в додатку до роботи.

Особистий внесок здобувача у наукових працях, крім виконаних самостійно [1-13, 28, 33], полягає в наступному:

· поставлено завдання і розроблено метод набору роботи ТМ на зміну і оптимізації графіків міжцехових перевезень з урахуванням часу появи машиновідправок [14, 18, 30, 32];

· сформульовано завдання моделювання тривалості та трудомісткості вантажних операцій з різнорідними дрібнопартіонними вантажами в залежності від кількості замовлень [15];

· запропоновано напрям оптимізації і поставлено завдання комплектування транспортних партій дрібнопартіонних матеріалів з урахуванням доставки їх по розвізних маршрутах з мінімальним пробігом і максимальним використанням місткості автомобілів [16];

· поставлено завдання і розроблено методику оптимізації черговості обслуговування маршрутів [19];

· розроблено принципи організації централізованих перевезень по оперативних маршрутах і макромодель комплексу завдань [20];

· розроблено економіко-математичну модель розрахунку оптимальних

комплексів транспортних машин і вантажно-розвантажувальних засобів на кільцевих маршрутах [21];

· розроблено метод багатоетапного розрахунку заводського парку автомобілів у плановому періоді [22, 23];

· поставлено завдання і запропоновано функціональні рівняння в загальному вигляді для розрахунку оптимальних термінів заміни автомобілів [24, 31];

· виведено функціональні рівняння, запропоновано граф для пошуку оптимальної заміни автомобілів та таблично-графічну модель багатоетапного оснащення процесу перевезень [25];

· рекомендовані послідовність і зміст етапів формалізації МЛС міжцехових перевезень, категорії удосконалення МЛС і способи удосконалення по кожній з них];

· запропонована технологія роботи і інформаційні потоки при централізованій доставці матеріалів в умовах АСУ [27];

· запропоновано складові мікрологістичної системи, технологію роботи, принципи автоматизації інформаційних потоків та структурно-функціональна схема дільниці централізованих перевезень при централізованій доставці матеріалів [17, 29, 36];

· виведено цільову функцію для управління запасами в прицехових складах [34];

· показані недоліки систем доставки вантажів заводським колісним транспортом, запропоновані основні поняття та визначення логістики заводських перевезень [35].

Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи доповідались, обговорювались і схвалені на:

· семінарі “Сучасні системи управління транспортно-складськими процесами” (м. Ленінград.1985);

· всеукраїнській науково-технічній нараді “Автоматизована система управління доставкою матеріалів із цеху підготовки виробництва (ЦПВ) у виробничі цехи металургійного комбінату” (м. Запоріжжя,1995);

· міжнародній науково-практичній конференції “Автоматизація проектування і виробництва виробів у машинобудуванні” (м. Луганськ.1996);

· міжнародній науковій конференції “Інформаційні технології на транспорті. Стан справ і основні напрямки розвитку” (м. Київ.1998);

· міжнародній науково-практичній конференції “Мікрологістика Приазов'я - євротехнологія матеріальних потоків” (м. Маріуполь.1998);

· науково-практичній конференції “Промисловий транспорт: наука, виробництво, кадри” (м.Луганськ, 1999)

· науково-технічній конференції молодих спеціалістів “Азовсталь–99” (м. Маріуполь.1998);

· міжнародній науково-практичній конференції “Ринок послуг комплексних транспортних систем та прикладні проблеми логістики” (м. Київ. 1999);

· 2-й міжнародній науково-практичній конференції “Ринок послуг комплексних транспортних систем та прикладні проблеми логістики” (м. Київ. 2000);

· 8-й міжнародній науково-технічній конференції “Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах” (м. Хмельницький. 2001);

· 8-й міжнародній науково-методичній конференції “Сучасні технології, економіка і екологія в промисловості, на транспорті і в сільському господарстві” (м. Алушта, 2001).

Дисертаційна робота розглянута і в цілому схвалена на засіданні постійно діючого семінару за спеціальністю 05.22.12 “Промисловий транспорт” Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля 13 лютого 2003 р.

Публікації. Основою дисертації є 36 публікацій, у тому числі: 25 (з них 13 без співавторів) у виданнях рекомендованих ВАК, 1 монографія, 1 навчальний посібник, 9 тез доповідей. Перелічені публікації не включені в кандидатську дисертацію й у її реферат.

Структура і обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, семи розділів, загальних висновків, списку використаної літератури з 164 найменувань і 4 додатків. Основний текст викладено на 256 сторінках. Текст ілюструється 52 рисунками, містить 62 таблиці.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Вступ. Обґрунтовано актуальність розглянутої проблеми; сформульовано мету і задачі дослідження; дано характеристику наукової новизни і практичного значення одержаних результатів; наведено відомості про випробування і публікації результатів досліджень.

У першому розділі дана характеристика існуючих систем управління заводськими перевезеннями. Відзначено, що найбільш ефективною системою є централізована маршрутна система. Однак ця система практично не впроваджується через відсутність методів розробки систем, які б враховували особливості процесів заводських перевезень.

Зроблено висновок, що одним із шляхів підвищення ефективності систем управління процесами доставки матеріалів у виробничі цехи є оптимізація процесів заводських перевезень з автоматизацією перетворення інформаційних потоків, на основі принципів логістики.

Відзначено, що мікрологістичні системи управління розподілом і доставкою матеріалів широко використовуються в країнах далекого зарубіжжя: США, Англії, Франції, Німеччині, Японії, Угорщині та інших.

Наведено огляд досліджень з управління процесами заводських перевезень, внаслідок якого встановлено, що при управлінні процесами заводських перевезень на сучасному рівні розвитку науки і техніки виникають такі групи завдань:

1. Формалізація мікрологістичних систем управління процесами заводських перевезень.

2. Планування процесу перевезень і його технічного оснащення.

3. Управління запасами вантажів при транспортному обслуговуванні цехів.

Процеси заводських перевезень треба віднести до однієї із функціональних ділянок транспортної логістики. Питаннями транспортної логістики займалися спеціалісти України, країн СНД і далекого зарубіжжя. Серед них Губенко В.К., Воркут А.І., Нечаєв Г.І., Миротін Л.Б., Ніколін В.І., Тишбаєв І.Е., Нікіфоров В.С., Резер С.М, Лаврова О.В., Сердюкова Л.Д., Омельченко О.Д., Їожев Челені та інші. Однак теоретичні основи мікрологістичних систем заводських перевезень повною мірою не розкриті. Не виділені і не досліджені мікрологістичні системи руху основних груп заводських вантажопотоків.

Питання планування і технічного оснащення є невід’ємною частиною організації процесу перевезень. Питаннями планування і технічного оснащення процесу перевезень займалися вчені Маліков О.Б., Житков А.В., Кім К.В., Воркут А.І., Панов С.А., Геронімус Б.Л., Демічев М.М., Смєхов А.О., Ковалік А.М., Ходош М.С., Гриценко В.І., Тіверовський В.И., Веліканов Д.П., Нечаєв Г.І., Кузнєцов Е.С., Трофімова Л.А., Ісаєва Л.С., Колегаєв Р.Н. та інші.

Аналізуючи існуючі методи з планування перевезень, слід відзначити, що вони практично не застосовуються для умов заводського процесу перевезень багатономенклатурних (різнорідних) дрібнопартіонних вантажів, що доставляються у виробничі цехи. Практика показала, що при доставці дрібнопартіонних різнорідних вантажів існуючі методи визначення трудомісткості і тривалості виконання вантажних робіт виявилися неефективними.

Існуючі методи з планування технічного оснащення перевезень розроблені для фіксованих моментів часу і обсягів перевезень, та не враховують, що машини промислового транспорту працюють у важких експлуатаційних умовах, в абразивному середовищі. Внаслідок інтенсивного фізичного зношення відбувається зниження експлуатаційної продуктивності (виробітки) транспортних машин, збільшуються експлуатаційні витрати на їх утримання. У той же час для промислових підприємств є характерною зміна обсягів перевезень по роках функціонування мікрологістичних систем.

Питаннями управління запасами займалися вчені Хедлі Дж., Уайтин.Т., Бигель Дж., Букан Д.Ж, Кенігсберг Е., Бердинян Н.М., Фасоляк Н.Д., Наговицька Л.П., Кулик С.А., Рубальський Г.Б., Федоров Л.С., Булавченко І.Д., Нечаєв Г.І. та інші.

Існуючі методи управління запасами базуються зазвичай на відомій формулі Уілсона. Однак, при управлінні запасами у цехах існуючі методи не в повній мірі враховують комплекс факторів: стохастичність попиту і поставок, наявності вантажів у цехах і час виконання замовлень; надійність роботи системи доставки вантажів у виробничі цехи промислових підприємств; економічну ефективність від звільнення виробничих площ та вантажної маси у запасах; можливі втрати при зупинці цеху через дефіцит матеріалів.

На основі виконаного огляду і аналізу робіт з дослідження процесів заводських перевезень безрейковим колісним транспортом встановлено, що загальна задача підвищення ефективності системи управління процесами заводських перевезень полягає в мінімізації логістичних витрат, пов’язаних з управлінням процесами доставки матеріалів у цехах та складах відправників, транспортному цеху, цехах та складах одержувачів.

Сформульовані мета і завдання дослідження.

У другому розділі сформульовано основну мету систем управління процесами заводських перевезень – забезпечення виробництва матеріалами і комплектуючими виробами точно в строк, у необхідній кількості й асортименті, на потрібні виробничі дільниці, при мінімальних витратах трудових, матеріальних і енергетичних ресурсів (логістичних витрат). Досягнення цієї мети виконується шляхом формування мікрологістичних ланцюгів, які об’єднують учасників організації процесу перевезень (доставки вантажів) в єдині виробничо-господарські системи.

Розроблено основи формалізації (проектування і удосконалення) МЛС управління процесами заводських перевезень. Викладено питання, які повинні досліджуватись і аналізуватись при їх проектуванні і удосконаленні.

Викладено принципи системного підходу до керування мікрологістичною системою заводських перевезень. Показано функціонально-інформаційну структуру керування.

Розглянуто основні принципи, за допомогою яких формулюються і вирішуються теоретичні і практичні задачі управління МЛС ПЗП – принципи оптимальності, придатності й адаптивності. Дана системна постановка основних задач керування процесами заводських перевезень, яка покладена в основу розробки методів підвищення ефективності конкретних систем керування. З урахуванням формалізованих моделей основних задач складена модель загальної задачі всієї системи.

У третьому розділі реалізовано метод формалізації мікрологістичної системи, пристосованої до управління процесами доставки дрібнопартіонних

різнорідних матеріалів із заводських складів у цехи підприємства. В результаті розроблені принципи автоматизації перетворення інформаційних потоків та таблично-графічна модель структури МЛС. МЛС дозволяє підвищити оперативність управління процесами доставки матеріалів.

Розроблено комплексний метод комплектування машиновідправок та формування змінних завдань ТМ на доставку матеріалів. Метод передбачає поетапний перехід від вимог одержувачів до змінних завдань з мінімальними потребами ТМ і трудових ресурсів

Метод базується на статистичному моделюванні трудомісткості та тривалості виконання окремих вантажних операцій та приведенні обсягів замовлених дрібних партій різнорідних вантажів до вантажомісткості рухомого складу.

При статистичному моделюванні тривалість і трудомісткість вантаж-них операцій розглядаються як безперервні випадкові величини, віднесені до певної облікової одиниці, прийнятої в конкретних умовах їх виконання. Такою обліковою одиницею було обрано вимогу на матеріали, що є основним обліковим документом у системі внутрішньозаводського матеріально-технічного постачання та містить замовлення на один матеріал відповідної номенклатури в певній кількості

Статистичний аналіз показав, що тривалість і трудомісткість виконання вантажних операцій з вимогою на матеріали на окремих складах та у одержувачів вантажу добре описуються теоретичними законами розподілу, серед яких показовий, логнормальний та гама-розподіл. На підставі визначених параметрів законів розподілу моделюються трудомісткість і тривалість виконання вантажних операцій з матеріальним комплектом, до якого входить кілька облікових одиниць (вимог).

Для оцінки обсягу замовлених партій вантажів у відповідності до вантажомісткості рухомого складу використано укрупнені показники для окремих номенклатурних груп матеріалів - вагові коефіцієнти, що визначають частку вантажомісткості рухомого складу, яку займає одна одиниця матеріалу даної номенклатурної групи. Для визначення таких коефіцієнтів спочатку був проведений розподіл всієї номенклатури розглянутих матеріалів на групи за схожістю їх фізичних характеристик та одиниць виміру. Потім, на підставі зібраного статистичного матеріалу, мінімізуючи методом найменших квадратів частку невикористаного об’єму кузова ТМ, для кожної з груп визначаються шукані вагові коефіцієнти. Кількість завантаженого вантажу може вимірюватись як у натуральних одиницях (вага, довжина, обсяг), так і в умовних (вимога). В останньому випадку вимоги класифікують за певною спільною ознакою (наприклад, за належністю матеріалу до багатономенклатурного складу, вказаному в замовленні).

Якщо має місце порівняно однорідний типаж транспортних машин, що використовуються на перевезеннях, за вантажопідйомністю та об’ємом кузова, то використання їх вантажомісткості при натурних обстеженнях доцільно вимірювати у відсотках. В умовах суттєвих розбіжностей характеристик транспортних машин для визначення використання їх вантажомісткості, слід приймати частку площі підлоги кузова або його об’єму, зайняті вантажем.

Задача комплектування машиновідправок і формування змінних завдань на перевезення з мінімальними потребами ТМ і трудових ресурсів подана таким чином.

Задана множина H={hi | iZ}, Z={1, …, z} замовлень, які необхідно доставити отримувачам за час певного календарного періоду (циклу календарного планування) [0, r], що нараховує (r+1) періодів оперативного управління. Циклом календарного планування (ЦКП) можуть виступати доба, неділя, місяць та інші, періодом оперативного управління (ПОУ) виступає робоча зміна тривалістю Тзм. Комплектування замовлень здійснюється на ПОУ [0, ..., r-1], доставка замовлень – на ПОУ [1, ..., r],.тобто комплектування замовлень виконується протягом зміни, що передує зміні його доставки. Кожне замовлення представимо у вигляді

, (1)

де si – порядковий номер складу-відправника (si{1, …, s}); wi – порядковий номер цеху-отримувача (wi{1, …, w}); , – відповідно трудомісткості комплектування замовлення і навантаження замовлення; – тривалість розвантаження замовлення у одержувача; vi – об’єм замовлення, зведений до вантажомісткості рухомого складу V.

Необхідно розбити множину замовлень H на такі підмножини Dk (kR={1, , …, r}), для яких:

;

,

та одночасно досягається

min {F1(D1,D2,…,Dr)};

min {F2(D1,D2,…,Dr)}.

де F1, F2 – критерії використання, відповідно, трудових і транспортних ресурсів для виконання замовлень на матеріали.

Цільові функціонали критеріїв визначаються за наступними виразами:

.

де Wk, Аk - потрібна кількість відповідно трудових ресурсів (людино-годин) та транспортних ресурсів (автомобіле-годин) для доставки запланованих вантажів на ПОУ k. Величина Аk для кожного ПОУ не може бути виражена аналітично і залежить від множини замовлень, що доставляються одержувачам на цьому періоді та є результатом вирішення завдання оперативного-календарного планування перевезень.

Розвязання поставленої задачі носить комбінаторний характер з великою кількістю можливих припустимих варіантів. Тому для розв’язання пропонується евристичний алгоритм, який зводиться до виконання п'яти етапів.

На перших трьох етапах з вихідної множини замовлень послідовно формуються маятникові, збірно-маятникові та збірно-розвізні маршрути за критерієм максимального використання вантажомісткості рухомого складу.

На четвертому етапі отримані маршрути руху транспортних машин об'єднуються у змінні завдання комплектування машиновідправок за критерієм максимального використання тривалості робочої зміни. Нарешті, на останньому п'ятому етапі проводиться розподіл змінних завдань комплектування за періодами оперативного управління за критерієм мінімальної потреби в транспортних і трудових ресурсах протягом планового періоду (циклу календарного планування).

Розроблено методики набору маршрутів та змінних завдань, вирішення по которих показано на чисельних прикладах.

У четвертому розділі формалізовано мікрологістичну систему управління процесами міжцехових перевезень технологічних вантажів для умов машинобудівних заводів з масовим та серійним характером виробництва. Розроблено методи підвищення ефективності системи, в тому числі: метод оптимізації міжцехових оперативних маршрутів роботи ТМ на ЕОМ; метод оптимізації черговості обслуговування маршрутів і шляхів переходу ТМ з маршруту на маршрут; метод координації роботи й оптимізації комплексів ТМ і ВРМ на міжцехових маршрутах; метод набору роботи на зміну транспортним машинам з врахуванням розподілу машиновідправок по періодах робочої зміни, взаємозв’язаних розкладів і графіків роботи ТМ і вантажних майданчиків у цехах.

При розрахунку оптимальних міжцехових оперативних маятникових і кільцевих маршрутів враховується специфіка заводських перевезень, задача вирішується методом сумісних матриць. У дисертації удосконалені алгоритм розрахунку і програмне забезпечення для реалізації методу на ПЕОМ.

Метод визначення оптимальної черговості обслуговування міжцехових маршрутів ґрунтується на використанні методу гілок та границь для рішення задачі комівояжера. Початковими даними для рішення задачі є: 1) кількість маршрутів; 2) найменування вантажних операцій на кожному вантажному фронті всіх маршрутів (у вигляді таблиці); 3) час руху ТМ між вантажними фронтами в прямому і зворотному напрямках (математичне очікування з врахуванням повздовжнього профілю доріг, перешкод при русі та інші). Час руху задається матрицею А[i,j], i=1,...,n; j =1,...,m, де n – кількість відправників порожніх ТМ; m – кількість отримувачів порожніх ТМ, включаючи й гараж.

Рішення починається із знаходження часу руху від кожного відправника порожніх ТМ даного маршруту до отримувачів порожніх ТМ інших маршрутів, шляхом складання підматриці В[i,j] із матриці А[i,j], i=1,..., l; j=1,..., k, де l – кількість вантажних фронтів даного маршруту - відправників порожніх ТМ; k – кількість вантажних фронтів іншого маршруту - отримувачів порожніх ТМ. Підматриці складаються попарно для всіх маршрутів. В кожній із них вибирається мінімальний елемент (мінімальне значення часу руху). Вибір мінімальних елементів виконується за допомогою допоміжних таблиць.

Координація роботи транспортних і вантажно-розвантажувальних машин базується на розрахунку пропускної здатності вантажних майданчиків (фронтів) і маршрутів, що їх зв’язують. Запропоновано аналітичні формули для визначення пропускної здатності вантажних фронтів і маршрутів.

Розроблено метод знаходження оптимальних комплексів транспортних і вантажно-розвантажувальних машин на маршруті, що відповідає мінімальним приведеним збиткам від простою машин. Задаються початкові умови: максимальне число транспортних машин на маршруті N; час обігу ТМ на маршруті t0; тривалість зміни TЗМ; приведена вартість машино-години ТМ СТМ; число вантажних фронтів на маршруті i; максимальна кількість ВРМ на кожному вантажному фронті zu; час вантажних операцій (обслуговування) з однією одиницею (замовленням) на вантажному фронті tГu; приведена вартість машино-години ВРМ на кожному вантажному фронті СВРМu. З точки зору теорії масового обслуговування процес перевезень на кожному u-му вантажному фронті маршруту зі скінченим числом ВРМ (zu) і зі скінченим числом ТМ(N) на маршруті може опинитися в K=N+1 станах, де K=0,1,...,N. К=0 – всі ТМ на маршруті, ВРМ простоюють; К=1 – одна ТМ обслуговується, інші на маршруті; К=N – якщо N ТМ простоюють на вантажному фронті, з них Zu – обслуговуються, а N–Zu стоять у черзі. Дослідження показали, що потік ТМ на маршрутах, зазвичай, найпростіший, при якому імовірність стану K визначається за формулою

,

де Р0 - імовірність того, що ТМ не потребує обслуговування (рівнозначно простою ВРМ).

Для кожного вантажного фронту обчислюються: імовірність простою ТМ Мтм, імовірність простою ВРМ Мврм , які залежать від величини Рк.

Приведені збитки від простою при заданих N і zu для конкретного u-го вантажного фронту кільцевого маршруту визначаються за цільовою функцією

(8)

Проваріювавши в заданому діапазоні кількість ВРМ на кожному вантажному фронті маршруту (zu=1, 2,…., n) по мінімуму збитків від простою, для кожного варіанту знаходиться відповідна до нього оптимальна кількість транспортних машин N*. Перебираючи на всьому кільцевому маршруті по черзі можливі варіанти кількості ТМ (N=1,2….,m), визначають на кожному вантажному фронті маршруту оптимальну кількість ВРМ, що відповідає їм, і величину можливих збитків Зu. Мінімальна сумарна величина збитків

(9)

відповідає оптимальній кількості ТМ на маршруті N* і оптимальній кількості ВРМ на кожному вантажному фронті Z*uN*.

Метод набору роботи транспортним машинам на зміну формулюється таким чином. Є m отримувачів і n відправників вантажу. Відома кількість машиноїздок на адресу кожного отримувача Аi(1 i m) від кожного відправника Bj(1 j n). Задані нормативи часу: tnij - час простою ТМ в усіх j-х пунктах навантаження (у j-х відправників вантажів) на адресу i-х отримувачів; trij – час руху навантаженої ТМ на адресу i-х отримувачів від кожного j-го відправника; tpij – час простою ТМ в кожному i-ому пункті розвантаження, яка прибула від j-го відправника вантажу; txij – час руху порожньої ТМ від кожного i-го отримувача до кожного j-го відправника вантажів. Задано кількість машиноїздок від кожного j-го відправника до відповідних i-х отримувачів: e1ij - кількість машиноїздок, які необхідно виконати в першій половині зміни; e2ij - кількість машиноїздок, які необхідно виконати в другій половині зміни; eнij - кількість машиноїздок, не регламентованих за часом.

Кількість машиноїздок задовольняє умові

, (i=1,…,m);

, (j=1,…,n).

Треба скласти такі змінні маршрути (набрати роботу на зміну кожній ТМ необхідного робочого парку), для яких час руху порожніх машин до чергових відправників (ТНР) перетворюється в мінімум

, , (11)

де вираз xij > 0 показує, що беруться не всі txij, а тільки ті, для яких значення часу руху порожніх машин відмінне від нуля.

Поставлена задача не є задачею лінійного програмування, тому для вирішення завдання рекомендується метод “заборонених клітинок”.

Початкові дані зводяться в матрицю початкового плану перевезень. Коди відправників і отримувачів вантажів розміщуються в матриці початкового плану перевезень згідно з пріоритетами обслуговування, тобто коди відправників - зліва направо, а коди отримувачів - зверху вниз. Таким чином, з метою врахування пріоритету обслуговування вантажних пунктів, вирішення (набір роботи ТМ) починається завжди з лівої верхньої клітинки матриці.

Набір роботи ТМ починається з розгляду машиноїздок, які треба виконати в першій половині зміни та нерегламентованих у часі. Після виконання кожної машиноїздки час її елементів вноситься до графіку руху. Після обідньої перерви розглядаються машиноїздки, які необхідно виконати в другій половині зміни та нерегламентовані за часом, які не виконані. Кожна наступна їздка вибирається з урахуванням вільності вантажного фронту отримувача від ТМ.

Задача вирішується з допомогою ЕОМ. На друк видаються електронні документи: зведений графік роботи усіх ТМ, розклади руху кожної ТМ необхідного робочого парку, розклади роботи кожного вантажного фронту.

У п'ятому розділі розроблено метод управління багатоетапним плануванням технічного оснащення процесу перевезень автомобілями з врахуванням економічно оптимальних термінів їх заміни і динаміки початкових даних в плановому періоді функціонування мікрологістичних систем.

Для вирішення завдання заміни визначених типів автомобілів і багатоетапного оснащення процесу перевезень для промислових підприємств у Запорізькому промисловому районі, проведено дослідження і виведено емпіричні формули для таких техніко-економічних показників: L() – середньорічний пробіг автомобіля на -му році служби, км; Др() – число цілодобових простоїв автомобіля в ремонті на -му році служби; N() – середні витрати палива автомобілем віком років на 100 км пробігу, л; Q() – річна виробітка автомобіля на -му році служби, т.

Для ілюстрації динаміки техніко-економічних показників роботи автомобілів за час їх служби значення L(), Др(), N() та Q() подані у вигляді графіків.

При визначенні оптимальних термінів заміни автомобілів методом функціональних рівнянь теорії динамічного програмування на кожному часовому етапі (звичайно рік) функціонування мікрологістичної системи необхідно розглядати дві альтернативні можливості – заміна старої машини на нову або збереження її на черговому часовому етапі. Для умов транспортних цехів промислових підприємств критерієм оптимізації приймаються витрати. При цьому витрати в будь-якому t-му році, у випадку заміни, можна виразити формулою

, (12)

де t – порядковий етап (рік) періоду, що планується, (t=1,2,3,…,n ); - вік (в роках) старого автомобіля (порядковий рік служби); Kt() - витрати при заміні автомобіля віком років; МБ - балансова вартість нового автомобіля, яка включає прейскурантну вартість і вартість доставки; У() - збитки при виключенні автомобіля із експлуатації до скінчення його амортизаційного терміну служби (на -му році служби), що враховують ту частину балансової вартості, яка виявилася не погашеною відрахуваннями на повне відновлення (заміну); О - залишкова вартість автомобіля; МБ+У()-О - вартість заміни автомобіля, що експлуатується, на нову; Э(1) - експлуатаційні витрати на новий автомобіль на 1-му році експлуатації; Е – ставка дисконту; - коефіцієнт дисконтування, що враховує меншу економічну значущість витрат, віддалених від початкового терміну на t років.

При збереженні автомобіля на черговий рік витрати виразяться формулою

, (13)

де Э() - річні експлуатаційні витрати на експлуатацію автомобіля на -му році служби; R(R) - середня вартість капітального ремонту для автомобілів даного типу, грн. Величина R(R) враховується через міжремонтний цикл IRKM і вимірюється для автомобілів в км пробігу.

При визначенні доцільності заміни із двох можливих приймається рішення, яке дає менші приведені витрати. Отримано функціональні рівняння, що ґрунтуються на принципі оптимальності, для останнього n-го або будь-якого t-го року планового періоду і часу з t-го по n-й рік (за n-t років) періоду, що планується.

Для того, щоб перейти від функціональних рівнянь в загальному вигляді до окремих випадків і вирішувати числові завдання, отримано розгорнуті вирази функцій витрат, що входять в ці рівняння. В результаті отримано функціонали, які використовуються для визначення оптимальних термінів заміни автомобілів. Для ілюстрації методу розроблено графічну модель пошуку оптимальних термінів заміни ТМ та вирішено чисельний приклад.

В умовах обсягів робіт, що змінюються, для скорочення загальних витрат за час функціонування мікрологістичних систем доцільно здійснювати багатоетапне оснащення процесу перевезень з врахуванням динаміки початкових даних в плановому періоді та термінів заміни автомобілів. Для визначення мінімальної кількості нових автомобілів (транспортних машин), якими поповнюється парк машин, що експлуатуються, з врахуванням зросту обсягу перевезень і фізичного зношення ТМ, що експлуатуються, по роках розрахункового періоду, може бути використана формула

, (14)

де - мінімальна кількість нових машин (першого року служби), якими необхідно поповнити парк машин, що експлуатуються, в t-му році; Qt - обсяг перевезень в t-му році, який визначається на основі планових припущень або методом математичної статистики; - обсяг робіт, освоєний в t-му році машинами всіх віків, за виключенням нових; - оптимальний (нормативний) термін служби машин; Q(1), - річна виробітка нової транспортної машини, (на 1-му році служби).

Віковий склад, загальний мінімальний парк машин, а також кількість машин, які підлягають капітальному ремонту по роках періоду, що планується, можна легко визначити, побудувавши таблично-графічну модель, що імітує поповнення і виведення із експлуатації парку транспортних машин по роках розрахункового періоду (рис.1).

Модель уявляє собою граф, у правій частині якого кількість колонок відповідає кількості років t планового періоду, а кількість рядків визначається економічно оптимальним (нормативним) терміном служби машин *.

В шостому розділі розроблено метод управління запасами матеріалів при обслуговуванні цехів підприємства безрейковим колісним транспортом.

Метод враховує: стохастичність попиту, поставок й часу виконання замовлення, надійність системи доставки, економічну ефективність у наслідок вивільнення від запасів виробничих площ і зменшення вантажної маси в запасах, можливі втрати при зупинці цеху через дефіцит матеріалу.

Отримано аналітичні формули для розрахунку оптимальних значень: страхового запасу, часу простою цеху з причини дефіциту матеріалу, кількості страхового запасу при бездефіцитній роботі цеху, кількості критичного запасу при якому мусить оформлятися замовлення на чергову поставку матеріалу.

Метод управління запасами в однопродуктових системах базується на цільовій функції, складовими якої є логістичні витрати за календарний період ().

До складу витрат входять: вантажна маса (оборотні засоби) в запасах (СВМ); втрачений прибуток через невипуск продукції на виробничих площах, зайнятих запасами вантажу (ПВ); імовірні втрати через невипуск певної кількості продукції через дефіцит матеріалу (ПНВ) та розмір сумарних витрат на виконання (оформлення та постачання) замовлень (СВЗ).

Отже, цільову функцію в загальному вигляді можна виразити формулою

(15)

Для визначення членів формули (15) проведено додаткові дослідження, внаслідок яких отримано розгорнутий вираз цільової функції

де – середня кількість матеріалу в цеху за останній період оперативно-календарного планування, що дорівнює різниці між середньодобовими інтенсивностями поставок S2 та споживанням S1 матеріалу з врахуванням попереднього залишку Qi-1; уц – стандартне відхилення від середньої кількості матеріалу; с – площа, необхідна для розміщення