Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

OPTIMIZATION OF FREQUENCY AND VOLUME OF FUEL SUPPLY ON FUELING SPECIALIZED MACHINES

Myasnikov A.V. 1 Kravchenko I.N. 1 Shaybakov R.R. 1
1 Military Technical University
Proposed to optimize the size of fuel in the park with the use of specialized equipment inventory management model. Building on this model, the method to minimize the total cost of the creation of reserves and the cost of storing them with the probability factor in the maintenance of equipment. The criterion in this method is to minimize total downtime points and machines requiring refueling. The input data for the calculation of the refueling point is the number of s of each species in the park, the capacity of one station refueling, time and cost of construction of the refueling point. Preliminary calculations show that the use of this technique reduces the cost of equipment downtime with its service by approximately 10-20%, thus reducing the overall cost of maintaining the park specialized machines. Found that the optimum supply of fuel in the park for 4 days at a single stockpile of 50 tons.
delivery of fuel
inventory management
fueling stations
construction machinery

Оптимизация запасов горюче-смазочных материалов всегда являлась актуальной производственной задачей, решение которой определяло себестоимость продукции во всех отраслях промышленности. Особенную актуальность приобретает определение рациональных запасов топлива в парках специализированных (строительных и дорожных) машин. Создание излишних запасов приводит к перерасходу средств на устройство хранилищ. Недостаток запаса влечет простои техники из-за недостатка топлива и образования очередей на пункт заправки.

Целью исследования является оптимизация топливозаправочного пункта парка машин с применением современных экономико-математических моделей. Изложенная в статье методика предназначена для дорожно-строительных организаций, органов управления дорожным хозяйством, занимающихся вопросами проектирования мобильных парков техники. С помощью методики можно рассчитать объем хранимого запаса и пропускную способность пункта заправки в зависимости от состава парка и типа используемых машин.

Для нахождения «золотой середины», при которой суммарные потери при создании и расходовании запаса будут минимальны, можно рекомендовать модель управления запасами, подробно рассмотренную в работах [1, 2, 4]. Данная модель позволяет рассчитывать оптимальные объемы запасов с учетом затрат на их создание и хранение, а также периодичность их пополнения. При построении модели учитываются следующие предпосылки:

1) спрос на материалы может быть постоянным или переменным; детерминированным, либо вероятностным;

2) пополнение запасов материалов может осуществляться периодически, через равные, заранее оговоренные промежутки времени, либо по мере необходимости, в соответствии с темпом расходования запаса;

3) затраты на создание и хранение запасов, а также издержки производства от неудовлетворенного спроса могут быть объединены в некоторую целевую функцию, которую нужно минимизировать.

Математически модель управления запасами может быть выражена зависимостью:

, (1)

где – затраты на создание запасов; – стоимость хранения материалов.

В графическом представлении модель выглядит следующим образом (рисунок 1).

 

Рис. 1. График расходования и периодического пополнения запасов:

qmax – максимальный уровень запаса в партии поставки материала, т; qmin – минимальный уровень запаса, т; qкр – критический уровень запаса, от которого еще возможно сделать очередное пополнение запаса до его полного израсходования, т; τ – время, расходуемое на подачу заявки и доставку новой партии материала на склад, сут.

В целевой функции (1) затраты на создание запасов определяются по формуле:

, (2)

где – стоимость разовой доставки 1 тонны горючего; – объем одной поставки, т.

Стоимость хранения партии горючего можно определить следующим образом:

, (3)

где – стоимость хранения 1 тонны горючего в сутки, определяемая по формуле:

, (4)

где Ссозд – стоимость создания хранилища горючего; Q – вместимость хранилища, т;

Т0 – время нахождения парка на одном месте (период между двумя смежными перебазированиями парка), сут.

В зависимости (1) наиболее сложным является расчет , в частности, определение параметра в формуле (4):

, (5)

где – стоимость подготовительных работ, включающих в себя затраты на землеотвод, подключение к сетям электроснабжения, водоснабжения и водоотведения;

– стоимость земляных работ (срезка растительного слоя, отрывка котлована под резервуары и траншей под фундаменты сооружений);

– стоимость основного оборудования: резервуаров, топливораздаточных колонок, навесной группы, зданий и т.п.;

– стоимость работ по монтажу основного оборудования;

– стоимость работ по благоустройству.

Вышеизложенное можно проиллюстрировать примером определения параметра для заправочной станции производительностью 500 заправок в сутки [6, 7], представленной на рисунках 2 и 3.

Приведенная на рисунках АЗС более характерна для стационарных парков, хотя в принципе она может быть использована и для мобильных парков в качестве модульного сооружения многоразового использования. В данном случае она принята для иллюстрации методики, поскольку для этой конструкции АЗС имеются реальные технико-экономические показатели ее сооружения. Расчет стоимости создания хранилища горючего Ссозд представлен в таблицах 1–4.

 

Рис. 2. Схема генерального плана АЗС (на примере АЗС в г. Балашиха):

1 – здание операторной; 2 – навес над топливораздаточными колонками; 3 – резервуарный парк; 4 – аварийные резервуар топлива; 5 – площадка слива топлива; 6 – резервуар загрязненных и очищенных стоков; 7 – резервуары противопожарного запаса воды; 8 – площадка для стоянки автомобилей; 9 – флагштоки; 10 – информационная стела

 

Рис. 3. Навесная группа над топливораздаточными колонками

Стоимость Сподг определяется в соответствии с местными тарифами и расценками, в данном примере принимается Сподг = 250000 руб. Определив стоимости Сподг, Сзем.р, Со.об, Смонт и Сблаг по формуле (5), можно рассчитать значение Ссозд:

Ссозд = 250000 + 5815,08 + 3535281 + 1542667,26 + 688015,84 = 6 021779,18 руб.

Количество топливозаправочных колонок на пункте заправки определяется отдельно для каждого вида топлива по формулам, изложенным в работах [3, 5].

Возвращаясь к зависимости (1), можно записать выражение суммарных затрат на создание и хранение одной партии топлива:

. (6)

Таблица 1 – Калькуляция затрат на земляные работы Сзем.р

Наименование

Единица

измерения

Объем

работ

Стоимость

работ, руб.

1.Срезка растительного слоя грунта бульдозером

м³

280

1223,70

2.Отрывка экскаватором котлована под резервуары и траншей под фундаменты сооружений

м³

228

3159,87

3.Планировка дна котлована и траншей вручную

м²

69

1023,61

4. Обратная засыпка пазух котлована бульдозером

м³

47

407,90

ИТОГО Сзем.р

 

 

1542667,26

Таблица 2 – Стоимость основного оборудования Со.об

Наименование

Единица

измерения

Объем

работ

Общая стоимость, руб.

1.Резервуар объемом 25 м³

шт.

6

1875000,00

2.Аварийный резервуар 10 м³

шт.

1

129600,00

3.Трубопроводное и технологическое оборудование

м

60

49569,00

4.Топливораздаточная колонка (ТРК)

шт.

2

214000,00

5.Конструкции навесной группы

ед.

1

644918,00

6.Конструкции здания операторской

ед.

1

622194,00

ИТОГО Со.об

 

 

3535281,00

Таблица 3 – Калькуляция затрат на монтаж основного оборудования Смонт

Наименование

Единица

измерения

Объем

работ

Стоимость работ по монтажу, руб.

1. Устройство фундаментов

м³

17

44768,71

2. Монтаж резервуаров

шт.

7

68429,64

3. Монтаж навесной группы

ед.

1

894364,83

4. Монтаж здания операторской

ед.

1

452806,09

5. Монтаж трубопроводного и технологического оборудования

м

60

30103,71

6.Установка и подключение ТРК

шт.

2

52194,28

ИТОГО Смонт

 

 

1542667,26

Таблица 4 – Калькуляция затрат на благоустройство Сблаг

Наименование

Единица

измерения

Объем

работ

Стоимость

работ по монтажу, руб.

Стоимость

материалов

руб.

1. Устройство щебеночного основания на проездах

м³

135

2216,02

18900,00

2. Устройство однослойного асфальтобетонного покрытия проездов и площадок

т

48

12103,70

80325,00

3. Установка бортовых камней

м

202

38720,11

23300,00

4. Установка люков над резервуарами

шт.

7

20942,32

26325,68

5. Насыпка растительного грунта с семенами

трав

м³

25

7136,05

9655,37

6. Установка дорожных знаков

шт.

6

7772,16

4227,00

7. Установка информационной стелы

шт.

1

46389,10

81523,10

8. Установка противопожарного оборудования

комплект

1

19573,90

104049,00

9. Устройство очистных сооружений

комплект

1

45271,33

139586,00

ИТОГО стоимость работ

 

 

200124,69

 

ИТОГО стоимость материалов

 

 

 

487891,15

ИТОГО Сблаг

 

 

 

688015,84

Количество партий (поставок) топлива составляет:

, (7)

откуда ; (8)

, (9)

где N – общая потребность в топливе за весь период строительства продолжительностью Т0 суток.

Общие затраты на создание и хранение запаса горючего можно выразить зависимостью:

[]. (10)

Используя (7), (8) и (9) в выражении (10), получим:

; (11)

. (12)

Минимальные значения можно найти, продифференцировав полученное выражение по .

. (13)

Решая уравнение относительно (при ), получим:

; (14)

. (15)

Работоспособность модели можно показать на следующем примере. Допустим, парк дорожно-строительного формирования должен израсходовать для заправки техники N = 3000 т топлива. Стоимость разовой поставки 1 тонны составляет = 400 руб.; = 6 021779,18 руб.; емкость хранилища Q = 120 т; продолжительность периода строительства составляет = 200 сут.

Зная стоимости создания хранилища и пункта заправки можно рассчитать затраты на хранение 1 тонны горючего в сутки по выражению (4):

руб./сут.

Используя зависимость (15), найдем оптимальный запас горючего:

т.

Хранилище горючего необходимо устроить несколько больше 50 т, то есть периодичность поставок горючего будет равна:

суток.

Аналогичным образом рассчитывается количество поставок горючего:

поставки.

Таким образом, в модели управления запасом горючего определены все оптимальные показатели.

Предложенная методика позволяет решать конкретные задачи обоснования состава пункта выдачи горючего парка, с учетом конкретных условий строительства транспортных коммуникаций и промышленно-гражданских объектов. Из зависимости (15) видно, что чем выше стоимость хранения, тем меньше должна быть емкость хранилища, и наоборот, чем дороже доставка, тем эта емкость должна быть больше. Предлагаемая модель может рассматриваться как частная в системе моделей оптимизации состава парков специализированных машин, позволяющих оптимизировать их количество, обосновывать пропускную способность элементов парка, а также определять рациональную зону использования парка.

Выводы:

1. В настоящее время парки дорожно-строительных организаций комплектуются машинами с разным техническим состоянием, возрастом и техническими характеристиками. Этот факт серьезно отражается на продолжительности, сложности и на стоимости строительства дороги. Предложенная в статье методика позволяет оптимизировать наиболее важный элемент парка специализированных машин – топливозаправочный пункт, с учетом вероятностных факторов в процессе расходования и пополнения запасов горючего.

2. Аналогичным образом можно рассчитывать состав таких элементов парка машин как пункт мойки, пункт ежедневного технического обслуживания и других объектов, работа которых связана с созданием, расходованием и пополнением запасов материальных и технических ресурсов (смазочных материалов, запасных частей для ремонта и др.).

Рецензенты:

Пучин Евгений Александрович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Ремонт и надежность машин» ФГБОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В. П. Горячкина», г. Москва.

Ерофеев Михаил Николаевич, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Строительные конструкции» ФГБВОУ ВПО «Военно-технический университет» Министерства обороны Российской Федерации, г. Балашиха.