ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ НА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ПРОСТОЯ ГРУЗА В ТРАНСПОРТНОМ УЗЛЕ

Ташлыкова А.И.

ORCID: 0000-0001-7242-138X, cтарший преподаватель кафедры «Организация перевозок и безопасность на транспорте»,

ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный университет путей сообщения», г. Хабаровск

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ НА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ПРОСТОЯ ГРУЗА В ТРАНСПОРТНОМ УЗЛЕ

Аннотация

Транспортировка груза является большой сложной системой взаимодействие участников перевозочного процесса. Одним из главных обеспечений для перевозки является достаточная пропускная и перерабатывающая способность транспортных узлов. Статья направленна на оценку влияния различного рода факторов на перерабатывающую способность транспортных узлов. Ведущим подходом к исследованию данной проблемы является создание имитационной модели для программного обеспечения по оценки влияния изменения параметров инфраструктуры без построения наглядных контактных графиков работы транспортного узла. Материалы статьи могут быть полезными для всех участников перевозочного процесса любого вида транспорта.

Ключевые слова: транспортный узел, простой груза, имитационная модель, транспорт, функция.

Tashlykova A.I.

ORCID: 0000-0001-7242-138X, Senior lector of the department «Logistics and safety on transport»,

FSBEI of Higher Education "Far Eastern State Transport University", Khabarovsk

SIMULATION MODELING FOR EVALUATION OF INFLUENCE OF FACTORS ON DURATION OF CARGO DOWNTIME IN  TRANSPORT HUB

Abstract

Cargo transportation is a large complex system of participants of the transportation process interaction. Sufficient throughput and processing capacity of transport hubs is the one of the main provisions for transportation. The paper is aimed at assessing the influence of various factors on the processing capacity of transport hubs. The leading approach to the study of this problem is to create the simulation model for the software to assess the impact of infrastructure parameters changes without constructing visual contact schedules of the transport hub. The article materials can be useful for all participants in the transportation process of any type of transport.

Keywords: transport hub, cargo downtime, simulation modeling, transport, function.

Вопрос по организации работы транспортных узлов с различной категорией грузов всегда актуален. Это связанно, прежде всего, с тем, что требования грузоотправителей и получателей с каждым годом становятся более жесткими при выборе транспортной услуги по доставки груза. Поэтому транспортная отрасль вынуждена соответствовать этим требованиям, а именно совершенствовать и повышать качество предоставляемых услуг [1, С. 7].

Анализ работы транспортных узлов (ТУ) Дальневосточного региона позволил выявить некоторые причины простоя груза. Для выявления факторов, которые воздействуют на простой груза, строится причинно-следственная диаграмма Исикавы (рис. 1), наглядно демонстрирующая иерархию и взаимозависимость всего комплекса факторов [3, С. 118]. На основе полученной дигаммы все факторы разбиты на 4 группы: 1) технологические; 2) технические; 3) зависимые от человеческого фактора; 4) зависимые от окружающей среды.  [10, С. 58].

Рис. 1 – Причины простоя груза и транспортных средств в транспортном узле [10, С. 61]

Факторы группы «человек» являются причинами переменного характера и могут быть решены за счет повышения профессионального уровня работников, рационального и эргономического режима труда, наилучшего отбора кадров. Причины, связанные с влиянием окружающей среды независимы от человека и являются естественными  факторами. Технические и технологические факторы, возможно, решить за счет реконструкции инфраструктуры, внедрения современных технических средств и рациональной технологии работы [4, С. 120], [10, С.61].

Изменение параметров групп факторов за счет применения различных методик, изложенных в научной и учебной литературе, не всегда  может привести к снижению данного простоя в узле. Связанно это, как правило, с тем, что наиболее видимые факторы не являются первостепенными.

Примером данной гипотезы может послужить ситуации на железнодорожной станции. На станции «Н» фактический простой вагона в конце отчетного периода превысил плановый на 2,3 часа. Начальник станции потребовал отчет у работников станции по причинам завышения простоя. Первой причиной данного простоя, по мнению и расчетам работников послужила не рациональная схема станции. Следствием этого является длительная причина выполнения маневровой работы. Работники предложили выполнить реконструкцию некоторых элементов станции. Таким образом, при ликвидации данной причины за счет предложенных методов требуются капитальные вложения, а так же создаются условия для новых факторов, влияющих на не производительный простой вагонов. При детальном анализе работы станции «Н» возможно не потребуется внесение капитальных затрат за счет: разработки усовершенствованной технологии выполнения манёвровой работы, изменения плана формирования поездов, смена специализации путей, снижения человеческого фактора.

Для решения сложившейся проблемы на станции предлагается разработать имитационную модель по определению первостепенного фактора, изменение которого даст наибольший результат. Так же данная модель позволит определить пределы изменения технологических параметров при постоянстве технической инфраструктуры [9, С. 97].

При разработки модели  в дальнейшем будут рассмотрены причины только двух групп: технологические и технические. Причины группы окружающей среды не зависимы от человека и изменение их параметров для достижения результата достаточно сложно. Группа человеческого фактора так же исключается, в связи с не возможностью контролировать изменение параметров.

В настоящее время для оценки влияния групп факторов на работу ТУ необходимы качественные и количественные показатели работы, которые можно определить при помощи расчета продолжительности основных операций и построения суточных и контактных графиков. Построение наглядного графика можно назвать процессом творческим, и он не позволяет провести оценку работы ТУ в заданные период времени, например за каждые сутки месяца. Таким образом, для оценки влияния групп на изменение простоя предлагается использовать начальную имитационную модель (НИМ), которая будет являться интеллектуальной транспортной системой [2, С. 25].

Термин «Интеллектуальные транспортные системы» в настоящее время характеризует комплекс интегрированных средств управления движением и перевозками, применяемых для решения всех видов транспортных задач на основе высоких технологий, методов моделирования транспортных процессов, программного обеспечения, организации информационных потоков в реальном режиме времени. Анализ функционирования таких систем показывает, что концепция их развития включает изучение функций существующих систем управления перевозками и движением, оценку степени влияния различных подсистем ИТС на развитие транспортной системы, создание архитектуры системы и согласование стандартов для развития ИТС, как интегрированных систем [8, С. 6].

Начальная имитационная модель является первой стадией создания программного обеспечения для оценки влияния изменения параметров инфраструктуры без построения наглядных контактных графиков работы транспортного узла [5, С.54; 6. С. 5].

Программное обеспечение НИМ разбито на элементы транспортного узла такие, как железнодорожная станция (JS), морской порт (MP), автомобильный пункт (AP). Тогда целевая функция простоя F(T) будет иметь вид, представленный в формуле (1):

   (1)

Каждый  элемент ТУ состоит из индивидуальных подсистем временного характера (t), обслуживающих транспортное средство с грузом.  Такими подсистемами для каждого вида транспорта являются:

- на железнодорожной станции: парк приема поездов,  сортировочные механизмы, сортировочный парк, парк отправления;

- на морском транспорте: парк приема и отправления, парк грузовых операций, причалы;

- на автомобильном транспорте: пункты приема, пункты сдачи, пункты перегрузки [6, C.4].

Следовательно, подсистемы элементов представим как суммарное время нахождения груза и транспортного средства в узле (формула 2):

    (2)

Каждая подсистема элемента транспортного узла является совокупностью необходимых исходных значений и формул нормативных документации расчета перерабатывающей способности ТУ. Значения и формулы в свою очередь состоят из набора технологических и технических групп факторов представленных на рис. 1.

Для описания процесса определения первостепенного фактора введем условные обозначения технологической группы факторов как Тh и технической группы – T. Таким образом, зависимость простоя (T) от двух групп факторов сводится к целевой функции, главной задачей которой будет являться нахождение оптимальных параметров групп факторов для приведения значения простоя к минимуму (формула 3):

   (3)

Параметры групп факторов представляют собой значения переменных Х_i - технологической группы и Y_j – технической группы для одного или нескольких видов транспорта (формула 4):

     (4)

Таким образом, функция принимает вид, представленный в формуле (5):     (5)

Условиями ограничения для данного вида целевой функции будет являться изменение, какого либо параметра из любой группы факторов до значения - меньше либо равно максимальному значению резерва мощности транспортного узла  при заданных условиях. Таким образом, минимальное время простоя будет достигаться при следующих условиях ограничения, представленные в формулах (6)-(8):

    (6)

     (7)

      (8)

Рассмотрим расчет простоя груза в подсистеме парка приема  элемента транспортного узла  железнодорожной станции JS. Переменной Х_i технологической группы будет являться единственный параметр - количество бригад (Б). Переменные технической группы Y_j являются постоянными. При введении наличного количества бригад и расписания прибытия поездов, НИМ выполняет автоматический расчет потребного количества бригад, а так же отражает изменение величины простоя груза в парке.

Функция подсистемы парка приема будет иметь следующий вид;

Единицей имитационного времени модели являются минуты. Так как нахождение вагона на определенном этапе обработки в течение суток разбивается с точностью до минуты, можно посмотреть работу станции в любой промежуток времени [7, С. 55]. Графическое представление изменение параметров подсистемы в НИМ представлены в таблицах 1 и 2. При минимальном значении исходных данных НИМ позволила оценить влияние изменения технологического параметра на простой груза в подсистеме. Аналогично представленного примера  НИМ выполняет расчёты для остальных подсистем ТУ.

 

Таблица 1 – Начальная имитационная модель подсистемы парка прибытия при значении технологической переменной Б=1

Таблица 2 – Начальная имитационная модель подсистемы парка прибытия при значении технологической переменной Б=2

Начальная имитационная модель позволяет:

- оценить влияния изменения технологических и технических параметров на работу транспортного узла;

- сократить время оценивания изменяющихся параметров;

- провести оценку изменения параметров за любой период времени работы транспортного узла;

- позволит оценить экономическую эффективность от принятого технологического или технического решения по увеличению перерабатывающей  способности транспортного узла.

Таким образом, начальная имитационная модель является базой для разработки программного обеспечения по расчету простоя груза в пути следования при различных условиях работы транспортных узлов. Данное программное обеспечение будет направленно на участников перевозочного процесса для создания оптимальных логистических условий следования грузопотоков.

Список литературы / References

1. АпатцевВ.И. Проблемы оптимизации транспортного производства в железнодорожных узлах [Текст]: Монография РГОТУПС, 2000. - 244с.
2. ГолубеваЕ.В. Статистическое моделирование работы припортовой станции [Текст] / Голубева Е.В., Зубков В.Н., Мамаев Э.А. // Совершенствование технологии железнодорожных перевозок: Международ, межв. сб. научных тр., Ростов-на-Дону, РГУПС, 2004. -С.20-29.
3. Еременко Е. А., Широков А. П. Технология работы припортовой станции с местными вагонами [Текст] // Актуальные вопросы технических наук: материалы III Междунар. науч. конф. (г. Пермь, апрель 2015 г.). — Пермь: Зебра, 2015. — С. 118-122
4. Интеллектуальные технологии и техника в производстве и промышленности [Текст] : Сборник статей по итогам международной научно-практической конференции (Омск, 18 октября 2017). – Стерлитамак: АМИ, 2017. – 152 с.
5. Кельтон, В, Лоу, А. Имитационное моделирование [Текст]. Классика CS. 3-е изд. – СПб.: Питер: Киев: Издательская группа BHV, 2004 – 847 c.: ил.
6. Козлов П. А. Автоматизированное построение имитационных моделей крупных транспортных объектов [Текст] / П. А. Козлов, В. Ю. Пермикин, В. С. Колокольников // Транспорт Урала. — 2013. — № 2 (37). — С. 3–6.
7. Король Р. Г. Имитационное моделирование работы припортовой железнодорожной станции с вероятностно-статистическим подходом к изменению параметров поступающего вагонопотока [Текст] / Р. Г. Король, А. С. Балалаев // Транспорт Урала. — 2014. — № 3 (42). — С. 53–58.
8. Кочерга В.Г. Формы интеграции интеллектуальных транспортных систем [Текст] // «Строительство 2001». Материалы международной НПК. - Ростовн/Д: РГСУ, 2001. С. 58-60.
9. Логистические транспортно-грузовые системы: Учебник для студ. высш. учеб, заведений [Текст]/ В.И.Апатцев, С.Б.Левин, В.М.Николашин и др.; Под ред. В.М.Николашина. - М.: Издательский центр «Академия»,  2003. - 304 с.
10. Ташлыкова А.И. «О простое местного вагона на припортовой станции» [Текст] // Эффективные исследования современности: Сборник статей 32 международной научной конференции. – Москва: ЕНО, 2017. – 58 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Apatcev V.I. Problemy optimizacii transportnogo proizvodstva v zheleznodorozhnyh uzlah [Problems of optimization of transport production in railway junctions]: Monografija RGOTUPS [Monograph RGOTUPS], 2000. - 244s.
2. Golubeva E.V. Statisticheskoe modelirovanie raboty priportovoj stancii [Statistical modeling of the operation of a near-shore station] / Golubeva EV, Zubkov VN, Mamaev EA // Sovershenstvovanie tehnologii zheleznodorozhnyh perevozok: Mezhdunarod, mezhv. sb. nauchnyh tr., Rostov-na-Donu, RGUPS [Perfection of the technology of rail transportation: International, interv. Sat. Scientific Tr., Rostov-on-Don, RGUPS], 2004.-C.20-29.
3. Eremenko E. A., Shirokov A. P. Tehnologija raboty priportovoj stancii s mestnymi vagonami [The technology of operation of the port station with local cars] // Eremenko E. A., Shirokov A. P. Tehnologija raboty priportovoj stancii s mestnymi vagonami [Actual questions of engineering science: materials III Intern. sci. Conf. (Perm, April 2015). - Perm: Zebra], 2015. - P. 118-122
4. Intellektual'nye tehnologii i tehnika v proizvodstve i promyshlennosti [Intellectual technologies and technology in production and industry]: Sbornik statej po itogam mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii (Omsk, 18 oktjabrja 2017). – Sterlitamak: AMI [Collected papers on the results of the international scientific and practical conference (Omsk, October 18, 2017). - Sterlitamak: AMI], 2017. - 152 p.
5. Kel'ton, V, Lou, A. Imitacionnoe modelirovanie/ Klassika CS. 3-e izd. – SPb.: Piter: Kiev: Izdatel'skaja gruppa BHV [Simulation modeling ]. [Classics CS. 3rd ed. - St. Petersburg: Peter: Kiev: Publishing Group BHV], 2004 - 847 c .: ill.
6. Kozlov P. A. Avtomatizirovannoe postroenie imitacionnyh modelej krupnyh transportnyh obektov [ Automated construction of simulation models of large transport objects] / PA Kozlov, V. Yu. Permikin, V. S. Kolokolnikov // Transport Urala [Transport of the Urals]. - 2013. - No. 2 (37). - P. 3-6.
7. Korol' R. G. Imitacionnoe modelirovanie raboty priportovoj zheleznodorozhnoj stancii s verojatnostno-statisticheskim podhodom k izmeneniju parametrov postupajushhego vagonopotoka [Simulation modeling of the operation of a railway station near a railway station with a probability-statistical approach to changing the parameters of the incoming car-stream.] / RG Korol, AS Balalaev // Transport Urala [Transport of the Urals]. - 2014. - No. 3 (42). - P. 53-58.
8. Kocherga V.G. Formy integracii intellektual'nyh transportnyh sistem [Forms of integration of intelligent transport systems] // «Stroitel'stvo 2001». Materialy mezhdunarodnoj NPK. - Rostovn/D: RGSU [«Construction 2001». Proceedings of the International NPC. - Rostov / D: RSUU], 2001. P. 58-60.
9. Logisticheskie transportno-gruzovye sistemy: Uchebnik dlja stud. vyssh. ucheb, zavedenij [Logistical transport-cargo systems: the Textbook for the stud. supreme. textbooks, institutions] / V.I. Apatsev, S.B. Levin, VMNikolashin and others; Ed. VMNikolashin. - Moscow: Izdatel'skij centr «Akademija» [Publishing Center «Academy»], 2003. - 304 p.
10. Tashlykova A.I. «O prostoe mestnogo vagona na priportovoj stancii» [On the Plainty of a Local Car at a Port Station] // Jeffektivnye issledovanija sovremennosti: Sbornik statej 32 mezhdunarodnoj nauchnoj konferencii. – Moskva: ENO [Effective Studies of the Present: A Collection of Articles of 32 International Scientific Conference. - Moscow: EO], 2017. - 58 p.