Оценка рисков перевозки нестандартных грузов на примере подъемно-транспортных средств

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оценка рисков перевозки нестандартных грузов на примере подъемно-транспортных средств

Процесс выполнения строительных, монтажных, ремонтных, поставарийных и иных работ, проводимых на удаленных территориях, состоит из большого числа подпроцессов (этапов), связанных не только с разработкой проекта и непосредственно выполнением этих работ, но и с подготовкой рабочей площадки, доставкой на нее специальной техники и вывозом ее после окончания работ, обеспечением своевременной поставки материалов, обустройством территории по окончанию работ, охраной зоны работ и рядом других процессов. По многим из этих подпроцессов имеются достаточно эффективные и активно используемые программные средства; в частности, по проведению строительных работ в соответствии с формированным графиком, контролю за процессом поставок материалов на объект строительства [1, 2], по транспортной логистике [3,4], в том числе с использованием спутниковых систем отслеживания GPS и ГЛОНАС [5, 6]. Но для ряда этапов пока нет достаточно приемлемых программно-технических средств, которые позволили бы повысить эффективность процесса и уменьшить риски, связанные с этим процессом. К таковым относится, в частности, процесс доставки специальной техники на объект выполнения работ - назовем его условно объектом строительства, являющегося наиболее важным приложением рассматриваемой работы. Есть ряд важных принципиальных особенностей этого процесса, создающих сложности при его реализации, по сравнению, например, с процессом доставки на объект строительных материалов; в частности, негабаритность многих из перемещаемых грузов (например, стационарных подъемно-транспортных средств), что порождает необходимость использования специальных транспортных средств, выбора специальных маршрутов и приемлемых временных промежутков для доставки техники на объект строительства, соблюдение мер безопасности и охраны ввиду высокой стоимости этой техники, высокий уровень требований к квалификации и ответственности водителей, осуществляющих эти перевозки. Именно этой тематике и посвящена данная работа. В работе строятся ряд формализованных моделей оценки рисков, описывающих процесс перевозки строительных грузов с учетом всех основных факторов, связанных с процессом перевозок [7-10]. Среди работ по данной тематике укажем на работы [1, 12], затрагивающих данную задачу.

Формирование целевых функций процесса перемещения подъемно-транспортных средств

Процесс перемещения подъемно-транспортных средств (ПТС) включает следующие основные этапы: 1) планирование - выбор автотранспортных средств для перевозки ПТС, маршрутов и графика перевозки; 2) непосредственно перевозка ПТС - погрузка / разгрузка ПТС, перевозка, возможное сопровождение либо непрерывный контроль процесса перевозки. Первый из перечисленных этапов относится в своей основе к процессам транспортной логистики. Это направление научно-практической деятельности достаточно хорошо исследовано, имеется целый ряд программных средств его поддержки [6,7]. Однако, для учета специфических ограничений, связанных с соблюдением требований по безопасности, задача выбора оптимального маршрута анализируется. Также объектом анализа является непосредственно процесс перевозки ПТС. Участниками (составными компонентами) этого этапа являются: а) дорожно-транспортная система между пунктами приема и доставки груза; б) непосредственно ПТС или другой ценный груз и перевозящее его транспортное средство; в) административные и технические ограничения на маршруте перемещения, устанавливаемые местными органами власти, а также рыночными механизмами. Каждый из перечисленных компонентов является потенциальным источником потерь и издержек, которые в значительной степени определяют характеристики эффективности процесса перевозки, в том числе и все риски, связанные с ними. Поэтому необходимо оценить эти риски для выбора наиболее приемлемых вариантов перевозки ПТС и других ценных грузов.

В работе [11] с участием автора получены следующие соотношения для различных видов потерь, связанных с процессом перевозки грузов.

1. Потери L₁, связанные с дорожно-транспортной системой между пунктами перемещения ПТС.

транспортный строительство подъемный

(1)

где N₁ - число участков s_i, формирующих маршрут перевозки груза; - интегральный показатель качества дорожного покрытия на i-ом участке; - среднего времени простоя на i-ом участке маршрута; - ширине дороги на i-ом участке; - величина допустимой нагрузки на дорожное покрытие на i-ом участке; - максимально допустимые габаритные размерам перемещаемого груза на i-ом участке маршрута перевозки; - оценка уровня безопасности выбранного маршрута перевозки груза по i-ому участку маршрута по заданной шкале; V - число возможных вариантов выбора маршрута перевозки груза (при этом два разных маршрута отличаются хотя бы одним участком перевозки). Суммирование ведется по t - всем промежуткам часовой длины отрезка времени , в течение которых перевозится груз. Это время t (час.) нумеруется единым порядком в течение одной недели, начиная с понедельника, тогда соответствует рабочим дням недели, а - выходным дням.

При записи (1) также введены следующие обозначения: N₂ - число всех ПТС в строительной организации; F - множество тех ПТС в организации, которые могут быть использованы на рассматриваемом объекте работы; - порядковый номер ПТС, которое выбирается для использования при проведении работ на объекте строительства; = 1, если условие A выполняется, и = 0 в противном случае; - номер выбранного для перевозки груза варианта маршрута; и - средняя стоимость и величина расхода при ожидании в транспортном потоке горюче-смазочных материалов соответственно; и - ограничения по ширине, длине и высоте транспортного объекта и по нагрузке на дорожное покрытие, создаваемого транспортным средством, при передвижении по i-ому участку k-го маршрута; M₁, M₂ и M₃ - средняя величина штрафных санкций при нарушении ограничений по объемно-весовым показателям по маршруту движения хотя бы на одном участке, либо связанные с блокированием дорожного движения перемещаемым ПТС, либо связанная с нарушением требований по безопасности перемещаемого ценного груза соответственно; р - нагрузку на дорожное покрытие; - средняя скорость передвижения транспортного средства на i-ом участке k-го маршрута.

При построении функции потерь L₁ были введены следующие вспомогательные функции: f₁() - функция, характеризующая расход горюче-смазочных материалов на 1 км пути; f₂() - функция, описывающая зависимость вероятности блокировки дорожного движения на данном участке дороги; f₃() - функция, описывающая зависимость вероятности нарушения безопасности на заданном участке.

Дадим пояснения по структуре функции L₁. Первое слагаемое описывает расход горюче-смазочных материалов, - средняя величина выплаченных штрафных санкций при нарушении ограничений по объемно-весовым показателям по маршруту движения хотя бы на одном участке, - средние размеры выплаченных штрафных санкций, связанные с блокированием дорожного движения перемещаемым ПТС, - средняя величина потерь, связанная с нарушением требований по безопасности перемещаемого ПТС на i-ом участке k-го маршрута.

2. Вторым источником потерь, в соответствии с проведенном выше перечислением компонентом модели, является непосредственно ПТС как объект перемещения. Как указано в [11], все факторы, порождающие риски, которые связаны со вторым компонентом модели, учтены в функции L₁.

3. Потери и издержки L₂, связанные с третьим компонентом модели - административно-техническими ограничениями на маршруте перевозки груза, равны:

(2)

где , и и - начало и окончание временного промежутка в течение рабочего либо соответственно выходного дня, когда запрещен проезд крупных транспортных средств по i-му участку; m() - средние затраты на охранное сопровождение; M₄ и M₅ - величины штрафов за нарушение разрешенных интервалов времени проезда ПТС по заданному участку в рабочие и выходные дни соответственно; M₆ - величина потерь, связанная с технической поломкой при передвижении груза; f₄() - функция, описывающая зависимость вероятности технического отказа или поломки на заданном участке маршрута.

Полученные соотношения для функций L₁ и L₂ зависят от введенных выше вспомогательных функций f_k() (). Поэтому для практического решения поставленной в работе задачи минимизации суммарных потерь необходимо, прежде всего, провести анализ возможного вида всех функций f_k(), а также описать возможные значения параметров, от которых они зависят.

Анализ вспомогательных функций

Выше в процессе формирования моделей компонентов процесса строительства были введены вспомогательные функции f₁() - f₄(), описывающие следующие события: - функция, описывающая расход горюче-смазочных материалов на 1 км пути при качестве дорожного покрытия x =(h; N_неров), где N_неров - среднее количество неровностей на 1 м дорожного покрытия, h - средняя глубина каждой неровности; - функция, описывающая зависимость вероятности блокировки дорожного движения на данном участке дороги с шириной проезжей части b метров, при условии, что скорость перемещения ПТС либо перевозящего его транспортного средства на данном участке маршрута движения равна v, габаритные размеры перемещаемого ПТС характеризуются показателем (длина, ширина, высота) и степень транспортной загруженности участка описывается временем задержки T часов; - функция, описывающая зависимость вероятности нарушения безопасности на участке при оценочном уровне его безопасности равном s и оценочном уровне защищенности перемещаемого ПТС d, а также наличия / отсутствия охранного сопровождения, что описывается с помощью величины затрат L на охранное сопровождение за промежуток времени от t до t+1; -функция, описывающая зависимость вероятности технического отказа или поломки на i-ом участке k-го маршрута в момент t при ширине проезжей части b, среднем времени простоя ввиду перегруженности участка a, габаритных размерах груза c = (c_дл; с_шир; c_выс) и средней скорости v движения на участке. Проведем анализ возможного вида функции f₁().

Рассмотрим функцию f₁(x). Увеличение расхода горючего связано, прежде всего, с тем, что ввиду погружения колес ПТС в нервности дорожного покрытия выполняется дополнительная работа по вертикальному перемещению из неровностей. Считаем, что ПТС движется достаточно медленно, погружаясь в каждую из неровностей на всю допустимую глубину - при высокой скорости автотранспортное средство может выскакивать из неровности, не успевая сколь-нибудь глубоко в нее погрузиться.

Оценим относительный объем этой работы. Пусть в среднем колесо на участке длиной 2T = 1/N_неров погружается на величину h, где N_неров - среднее количество неровностей на одном метре продольного сечения дорожного полотна. Тогда на участке длиной l ПТС в среднем l/(2T) раз будет опускаться на глубину h и подниматься на высоту h, совершая при этом работу величиной A =(l/(2T)) Ph, где P - вес ПТС с грузом. Зная величину расхода горючего V_гор на 1 км для данного ПТС с грузом и стоимость c_гор1 л горючего, получаем следующей выражение для функции f₁(x), где x =(а; T), a - средняя глубина каждой отдельной неровности:

(3)

Таким образом, для того, чтобы получить выражение для f₁(x), на основе которого могли бы вычисляться ее значения, необходимо найти зависимость от x глубины h погружения колеса в неровность длиной 2T.

Для простоты будем считать, что функция y = f(x), описывающая вертикальный профиль неровности, является симметричной относительно вертикальной оси (см. рис. 1). Пусть колесо погружается в неровность на глубину h, причем выполнено неравенство (см. рис. 2). Тогда сила реакции R уравновешивает силу упругости колес ПТС. По закону Гука для элемента поверхности при величина силы упругости равна , где - модуль Юнга для колес ПТС, .

Далее, , , , . После подстановки полученных соотношений получаем:

,

Тогда для силы реакции R имеем следующее выражение:

(4)

Сила реакции уравновешивается силой давления pна участок длиной 2T. С учетом (4) получаем равенство:

Ввиду симметричности функции f(x), отсюда получаем:

или после интегрирования

Последнее соотношение можно переписать в виде:

(5)

Соотношение (5) совместно с равенством f(r)= a-h дает систему из двух уравнений для нахождения двух переменных r и h.

В частности, если поверхность без неровностей (совершенно ровная), то это означает, что f(x) = 0 для всех x, a = 0, h = 0; тогда второе соотношение f(r)= a-h превращается в тождество 0 = 0, соотношение (5) принимает вид:

, (6)

из которого находится r; при этом величина 2r есть длина зоны соприкасания колеса с дорожным покрытием в результате упругой деформации под тяжестью ПТС части поверхности колеса с дорожным покрытием.

Так как на промежутке (0; T) функция y = f(x) монотонна (точнее убывает), то существует обратная функция . Тогда, поскольку f(r)=OE= a-h, то , и последнее соотношение, после замены переменных в интеграле , можно переписать в виде

 (7)

В качестве примера функции f(x) можно взять функцию .

График функции при b = 1 (сплошная линия) и

b = 3 (пунктирная линия); a = 1.

График функции приведен на рис. 3. Укажем, f(0) = a, и , то есть параметр b указывает на значение, при котором значение функции уменьшается вдвое. Поэтому, чем больше величина b, тем функция f(x) является более «покатой», и наоборот, чем меньше b, тем f(x) является более остроконечной. При данном предположении параметры rи h, ввиду (4), (6) и (7), находятся как решения системы

(8)

Таким образом, функция , ввиду (3), находится по формуле , где h находится на основе решения системы (8). Параметрами функции f₁() являются: , , , , R, b.

Анализ остальных функций будет проведен автором в последующих работах.

Литература

1. Дмитриев А.В. Управление транспортными системами: Учебное пособие. - СПб.: Изд-во СПБГУЭФ, 2010. - 96 с.

2. Витвицкий Е.Е., Юрьева Н.И. Практика оперативного планирования затрат на перевозку грузов в городах Вестник СибАДИ, выпуск 6 (28), 2012, с. 18 -24.

3. Алесинская Т.В. Основы логистики. Функциональные области логистического управления. Часть 3. Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2010. - 116 с.

4. Кристофер М. Логистика и управление цепочками поставок/ М. Кристофер.пер. с англ. - Спб.: Питер, 2004. 316 с.

5. Ходанова С. Инновационные ГЛОНАС/GPS# решения для транспортной инфраструктуры. - T-Comm - Телекоммуникации и Транспорт, Спец.выпуск ИТС, 2009, с. 10-12. Научная библиотека КиберЛенинка: URL:cyberleninka.ru/article/n/innovatsionnye-glonass-gps-resheniya-dlya-transportnoy-infrastruktury-rossii#ixzz3rpJpztqH.

6. Программы для транспортных компаний. URL: livebusiness.ru/tools/transport.

7. Елисеева Т.А., Плахотникова Е.В., Соловьёв С.И. Анализ рисков принятия управленческих решений при использовании экспертных методов оценки надежности // Инженерный вестник Дона, 2016, №3 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2016/3681.

8. DavisW.S. Cost/benefit analysis, in: W.S. Davis, D.C. Yen (Eds.), The Information System Consultant's Handbook: Systems Analysis and Design, CRC Press, Boca Raton, FL, 1999, pp. 293 - 301.

9. Ажмухамедов И.М., Выборнова О.Н. Формализация понятий

10. приемлемого и толерантного риска // Инженерный вестник Дона, 2015, №3.

11. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2015/3240.

12. Schanz, T., Vermeer, P.A., Bonnier, P.G., (1999). The Hardering-Soil model: Formulation and verification. In: R.B.J. Brinkgreve, Deyond 2000 in Computational Geotechnics. Balkema, Rot-terdam: pp.281-290.

13. Дорохов А.Ф., Магомадов Р.С. Математическая модель процесса использования подъемно-транспортных машин на объекте строительства. Вестник АГТУ. Серия: управление, вычислительная техника и информатика. 2016. №2, с. 81-91.

14. Магомадов Р.С. Системный анализ факторов, определяющих эффективность региональных грузовых перевозок в сфере строительства. - г. Астрахань, Прикаспийский журнал: Управление и высокие технологии. 2014, №3, с. 67-79.

Размещено на Allbest.ru