Методические основы совершенств. транспортных связей в предприя

61

возки; G ДНi – доля недельного грузопотока, приходящаяся на рассматриваемый день недели; G Часi – доля недельного грузопотока, приходящаяся на рассматри-

ваемый час суток.

Показатели распределения лесотранспортных потоков по различным вре-

менным периодам сезона, используемые в выражении (2.14), могут быть опре-

делены в ходе комплексного обследования участков лесного фонда предпри-

ятий. После их определения математическая модель перевозочного процесса станет завершѐнной и позволит определить значение рентабельности перевозок в зависимости от технико-эксплуатационных характеристик подвижного соста-

ва; численности автопоездов, одновременно работающих на маршруте; рас-

стояния оборота автопоезда и количества пунктов доставки [73,74].

При этом необходимо обеспечить первоочередность транспортировки ле-

соматериалов в наиболее нагруженном направлении.

где ОП – объем перевозок, м2; Gp – рейсовая нагрузка, м2; К – количество ездок; ikj – количество оборотов автопоезда; Ам – количество лесовозов, одновременно работающих на линии.

Для достижения максимума целевой функции предполагается следующая последовательность действий:

- определение годового объѐма перевозок, исходя из количества предпри-

ятий (складов), входящих в массив, и годового количества ездок, приходящихся на один склад лесоматериалов;

- формирование массива данных по часовым грузопотокам в прямом и об-

ратном направлениях;

-формирование массива данных по объѐмам перевозок за рейс в прямом и обратном направлениях;

-расчѐт необходимой численности подвижного состава по рассматривае-

мым направлениям и моделям автопоездов;

- расчѐт величины коэффициента использования грузоподъемности;

62

-формирование массива средних за оборот значений коэффициента грузоподъемности для рассматриваемых моделей автопоездов;

-расчѐт значения рентабельности перевозок для каждого оборота;

-выбор моделей автопоездов, обеспечивающих максимальную рентабельность;

-определение возможности объединения и отмены рейсов.

Расход топлива определяется нагрузкой на двигатель, которая зависит от режима движения, установленного водителем, а значит, от дорожных условий. Поэтому расчету расхода топлива предшествует расчет скорости движения, в процессе которого определяются основные показатели работы автомобиля и двигателя. Рсчет расхода топлива основан на закономерностях работы автомобильных двигателей.

Для режима тягового усилия расход топлива (в л на пути м) вычисляют по методу Н. Я. Говорущенко:

Q=10-5S(AikBik2VaC(Ga(f+1,01U)+0,077KwFVa2))/ηi , (2.19)

где A, B, C – коэффициенты, зависящие от типа двигателя и автомобиля; Va – скорость автомобиля, км/ч; Kw – фактор обтекаемости; F – лобовая площадь, м2; ik – передаточное число k-й передачи; ηi – индикаторный КПД двигателя; f – коэффициент сопротивления качанию; U – продольный уклон, %; Ga – вес автомобиля, кгс; S – длина участка, м.

Для режима холостого хода (в основном на спусках) расход топлива также можно вычислить по формуле (2.19). При этом коэффициенты A, B, C должны соответствовать холостому ходу, а индикаторный КПД двигателя следует принимать равным 0,32 [121].

Это позволяет определить рациональные сферы применения различных видов схем транспортных потоков для многопараметрических задач лесных грузов при разных вариантах транспортировки. Для оптимизации каждого варианта определяем наиболее приемлемый, соответствующий минимуму приведенных затрат; структурная схема расчѐта оптимальных вариантов транспортировки лесных грузов по видам транспорта представлена алгоритмом (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Алгоритм определения рациональной структуры транспортных

потоков лесоматериалов и модельного ряда лесовозных автопоездов

64

По полученным результатам формируется массив данных, и методом ап-

проксимации могут быть получены закономерности, обосновывающие опти-

мальные схемы лесотранспортных потоков по дням и по времени суток.

2.5. Выводы

1. Оптимизация транспортных потоков лесоматериалов возможна путем:

-совершенствования лесотранспортных потоков (предложено реализо-

вать с помощью методов динамического программирования, где главным кри-

терием оптимизации выступают совокупные приведенные затраты при различ-

ных состояниях процесса транспортировки, хранения объемов лесоматериалов);

-соответствующей специализации лесотранспортных потоков;

-определения рациональной сферы применения различных типов авто-

транспортных средств;

-выделения ограниченного числа структурных вариантов схем концен-

трации потоков лесоматериалов в пункты их переработки.

2. Для избежания резкого возрастания многопараметрической модели предложено разбить ее на два блока – распределительные и производственные модели – за счет их агрегирования, совместно учитывать транспортные и про-

изводственные затраты на основе частных критериев оптимизации.

3. В итоге, решая задачи по представленным матрицам, можно опреде-

лить оптимальное решение поставленной задачи, минимизирующее совокупные приведенные затраты.

4. Для определения составляющих суммарных затрат в качестве критерия оценки эффективности перевозочного процесса предложено использовать ком-

плексный показатель, учитывающий регулярность поставок, модельный ряд и количество автотранспортных средств.

65

3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ

3.1. Разработка модели лесотранспортных потоков, учитывающей особенности малолесных регионов

Как было омечено выше, в лесном комплексе стоимость транспортно-

грузовых операций в общей себестоимости конечной продукции довольно зна-

чительна. В данном случае необходимо определить один из вариантов доставки по отношению к принятой схеме перевозок грузов (от какого из отправителей к какому из получателей и в каком объеме должны доставляться лесоматериалы) [96].

Наиболее важным для эффективного функционирования данного процесса является условие, устанавливающее соотношение между суммарными объемами лесоматериалов у отправителей и получателей. Назовем это условие условием сбалансированности, что приводит к математическим моделям закрытого вида. Если суммарный объем лесоматериалов у отправителей больше или меньше суммарной потребности в них потребителей, тогда получаем мате-

матические модели открытого вида [10].

В первом случае имеем условие сбалансированности суммарных объемов отправляемых и доставляемых лесоматериалов. Если от всех отправителей вывезти полностью весь имеющийся у них объем лесоматериалов, то каждый из получателей может получить тот объем, который ему необходим. Для этого необходимо ввести следующие ограничения:

весь объем лесоматериалов, находящийся в каждой лесосырьевой базе,

должен быть полностью вывезен независимо от того, какая его часть и какому из потребителей будет направлена;

66

каждому потребителю должен быть доставлен необходимый ему объем лесоматериалов независимо от того, из какой лесосырьевой базы какая часть этого объема поставляется;

объемы перевозки не могут быть отрицательными.

В качестве критерия принимаем величину суммарных приведенных затрат на перевозку всего объема лесоматериалов от всех отправителей ко всем получателям. Необходимо найти такой вариант доставки лесоматериалов, при котором затраты на весь перевозочный процесс приобретают минимальное значение [113].

Возможны и другие критерии, например, суммарная протяженность всех транспортных путей доставки, суммарный порожний пробег транспортных средств и т. п. В общем виде оценку влияния технологических факторов на сис-

тему транспортных связей лесных предприятий, не входящую в противоречие с главным, можно представить в виде экстремальных значений следующих пара-

метров: Зпр=(max Тп, max Пр, min tл, min R, min Στз, min Στпр, max Пл), где max Тп

– максимум товарной продукции, max Пр – максимум расчетной прибыли; min tл – минимальное время переработки лесоматериалов; min R – минимум грузо-

перевозок; min Στз – минимум транспортно-грузовых потоков; min Στпр – мини-

мум простоев машин; max Пл – максимум производительности технологических потоков [22].

В соответствии с данными ограничениями введем следующие обо-

значения: i – номер пункта отправителя (i= 1, m ); ai – объем груза, находящегося у i-гo отправителя; j – номер пункта получателя (j=1, n ); bj – объем груза,

необходимый получателю с номером j; tij – стоимость перевозки единицы лесо-

материалов от i-го отправителя к j-му получателю; xij – искомая неизвестная – объем лесоматериалов, перевозимый от i-гo отправителя к j-му получателю; lij –

расстояние от i-го отправителя до j-го получателя; t –стоимость перевозки единицы лесоматериалов на единицу расстояния.

67

Если значения величины tij известны, то суммарные затраты на доставку всей номенклатуры лесоматериалов от отправителей к получателям являются критерием в рассматриваемой модели:

При следующих условиях и ограничениях:

1. Условие сбалансированности объемов вывозки и доставки лесомате-

риалов

2. Суммарный объем лесоматериалов, доставляемый любому j-му получа-

телю, должен быть равен объему bj, требующемуся этому получателю:

i 1

3.Суммарный объем лесоматериалов, вывозимый от каждого отправите-

ля, должен быть равен объему аi, имеющемуся у этого отправителя:

j1

4.Объем грузов, перевозимых по любому из направлений, не может быть отрицательным:

Выражения (3.1) ... (3.5) представляют собой математическую модель лесотранспортных потоков закрытого вида.

Выходными данными являются оптимальный план перевозок, выдаваемый в виде матрицы величин хij, и величина критерия.

Для таких моделей суммарный объем лесоматериалов у отправителей либо превосходит суммарный спрос получателей, либо меньше его. Модель, от-

вечающую первому варианту условия, обозначим через А, а второму – через Б.

68

В случае модели А спрос каждого получателя на лесоматериалы может быть удовлетворен полностью. Поэтому ограничение (3.3) остается в силе. Од-

нако, поскольку суммарный объем лесоматериалов у отправителей превосходит суммарный спрос получателей, нет необходимости вывозить от каждого из отправителей весь объем лесоматериалов. В случае модели Б, наоборот, хотя от каждого из отправителей будет вывезен весь объем лесоматериалов, спрос получателей данной продукции не будет удовлетворен полностью [29].

3.2. Преобразование моделей транспортных потоков лесоматериалов

открытого вида к закрытому

В математических моделях (3.1) ... (3.5) отличия друг от друга обусловле-

ны характером условий и ограничений. Так, модель закрытого вида (3.1) ... (3.5)

содержит только строгие равенства в условии поставок лесоматериалов и во всех ограничениях, за исключением ограничения на неотрицательность перевозок (3.5). В моделях же открытого вида в качестве условий выступают неравенства.

При разработке системы лесотранспортных потоков предлагается модели открытого вида преобразовать в модели закрытого вида. Преобразования сводятся к тому, чтобы перейти от строгих и нестрогих неравенств к строгим равенствам [97].

Введем так называемого вероятностного получателя (в случае модели А)

или отправителя (в случае модели Б). При этом спрос вероятностного получателя Вn+1 устанавливается равным:

Данная величина определяет суммарный объем лесоматериалов, вывезен-

ных от отправителей (в случае модели А). Соответственно, запас лесоматериа-

лов у вероятностного отправителя Аm+1 принимается равным

70

какого лесного массива и к какому потребителю направляется сырье. В таких случаях эти затраты можно не учитывать. Если для выполнения работ не требуется строить новых лесовозных дорог, приобретать транспортные средства и т. п., то нет необходимости и в дополнительных капитальных вложениях [124]. В таком случае в качестве критерия оптимизации используется величина суммарной себестоимости лесоматериалов для лесообрабатывающих предприятий региона:

где сij – удельные затраты; сi – себестоимость 1 м3 древесного сырья в i-м лесо-

заготовительном предприятии; tij – транспортные затраты при перевозке 1 м3

древесины от i-гo поставщика к j-му лесоперерабатывающему предприятию;

Кi – удельные капитальные вложения в i-м лесозаготовительном предприятии;

Ен – нормативный коэффициент сравнительной экономической эффективности.

Обозначим через ai плановый объем заготовки древесины в i-м лесозагото-

вительном предприятии; bj – спрос на древесное сырье j-го предприятия, то ус-

ловия и ограничения в моделях для малолесных регионов: