Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

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

Таблица 2 – Стоимость основного оборудования Со.об

Таблица 3 – Калькуляция затрат на монтаж основного оборудования Смонт

Таблица 4 – Калькуляция затрат на благоустройство Сблаг

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.