Портові крани

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВСТУП

Морські порти є важливою складовою частиною транспортно-виробничої інфраструктури України. Від рівня їх технологічного та технічного оснащення, відповідності системи управління та розвитку інфраструктури сучасним міжнародним вимогам залежить конкурентоспроможність українського транспортного комплексу на світовому ринку. морський порт кран

Понад 70% вантажообігу морських портів освоюється із застосуванням універсальних перевантажувальних комплексів з крановою схемою механізації вантажних робіт, але знос портового обладнання морських портів України перевищує 95 %. У таких умовах актуальною є проблема оновлення портового обладнання для забезпечення існуючого рівня вантажообігу та подальшого зростання пропускної спроможності морських портів України.

Через наукову нетривіальність та нерозв'язність цієї проблеми виникає необхідність розробки оптимальної стратегії оновлення, тобто вибору термінів і видів ремонту, модернізації та заміни парку портового обладнання шляхом побудови математичних моделей, які оптимізують структуру парку обладнання відповідно до умов українських морських портів.

Мета магістерської роботи полягає в розробці методичних положень та практичних рекомендацій щодо оптимізації стратегії оновлення парку портового обладнання морських портів України.

Досягнення поставленої мети обумовило необхідність розв'язання таких задач:

- з'ясувати стан портового обладнання у морських портах України;

- визначити адекватний критерій оптимальності терміну експлуатації обладнання;

- встановити умову оптимальності терміну експлуатації обладнання за цим критерієм;

- виявити чинники, що формують прийнятий критерій оптимальності;

- визначити вплив цих чинників на оптимальний за цим критерієм термін експлуатації обладнання;

- побудувати економіко-математичну модель оптимізації стратегії оновлення парку портальних кранів морських портів України;

- провести розрахунки з отриманням практичних рекомендацій.

Об'єкт дослідження - портове обладнання морських портів України, зокрема парк портальних кранів.

Предмет дослідження - економіко-математичні моделі оптимізації стратегії оновлення портового обладнання морських портів України.

Методи дослідження - економіко-математичне моделювання у широкому сенсі, що включає вибір об'єкта та постановку задач дослідження, змістовний аналіз обраного об'єкта, побудову адекватних економіко-математичних моделей, їх математичний аналіз та комп'ютерну реалізацію, економічну інтерпретацію отриманих результатів.

Робота складається з вступу, трьох основних розділів, розділу з охорони праці, розділу з екології, розділу з цивільної оборони, висновку, переліку використаних джерел. В роботі наведені таблиці, рисунки.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблені теоретичні положення, наведені економіко-математичні моделі та проведені за ними комп'ютерні розрахунки можуть бути застосовані при розробці стратегії заміни обладнання у морських портах України.

РОЗДІЛ 1. СУЧАСНИЙ СТАН І ПРОБЛЕМИ ОНОВЛЕННЯ ПАРКУ ПОРТОВОГО ОБЛАДНАННЯ МОРСЬКИХ ПОРТІВ УКРАЇНИ

1.1 Технічне озброєння морських торгівельних портів України

Морські торговельні порти України сьогодні - найбільш ефективно працюючий елемент морегосподарського комплексу. Щорічне зростання вантажообігу, інтенсивний розвиток технологічних потужностей, участь у розробці та впровадженні нових моделей перевантажувальних машин, - ось що характерно для портового комплексу нашої країни сьогодні.

Успішна діяльність морських портів багато в чому визначається станом портового обладнання. Дійсно, що б могли зробити найбільш досвідчені фахівці в галузі управління та економіки, у сфері комп'ютерних технологій, планування та організації вантажопотоків, якби не потужна перевантажувальна техніка - портальні крани і перевантажувачі, різноманітні навантажувачі та спеціалізовані машини [12].

Технологічні можливості перевантажувальних машин визначаються типом, призначенням, конструктивними особливостями, розмірними та швидкісними параметрами, способом переміщення вантажу, здатністю використовувати різні вантажозахватні пристосування і виконувати ті чи інші технологічні операції.

Морські порти оснащені різноманітними підйомно-транспортними машинами: портальними та плавучими кранами, мостовими кранами і перевантажувачами для штучних і насипних вантажів, установками пневматичного і гідравлічного транспорту, різними конвеєрами і машинами безрейкового транспорту.

Перед організаторами вантажно-розвантажувальних робіт стоять завдання щодо забезпечення оптимальних технологічних процесів і режимів ведення вантажних робіт, заснованих на знанні пристроїв підйомно-транспортного обладнання та його технічних можливостей при раціональному використанні із суворим дотриманням правил технічної експлуатації.

Таким чином, дамо загальну класифікацію портовому вантажо-підйомному обладнанню, на підставі класифікації розглянемо його основні види, а також організацію технічної експлуатації перевантажувальних машин.

Основним перевантажувальним обладнанням портів в даний час є різного типу крани (портальні, козлові, мостові, гусеничні, автомобільні, мобільні на пневмоходу, плавучі). Всі крани при відповідному виконанні механізму підйому можуть перевантажувати генеральні, навалочні, насипні і спеціальні вантажі.

Портальні крани - це універсальні перевантажувальні машини, які можна використовувати для виконання робіт на причалах, складах, автомобільних і залізничних вантажних фронтах. Основна характеристика кранів - вантажопідйомність. Розмірні параметри портальних кранів: колія порталу, габарит порталу, довжина рейок, максимальний виліт стріли, висота підйому вантажу над головкою рейки і опускання нижче її. Швидкісні параметри - швидкості рухів. Всі рухи портальних кранів, крім пересування порталу, є робочими, що означає, що вони можуть виконуватися протягом кожного циклу переміщення вантажу. Пересування порталу є настановним рухом і повинно здійснюватися тільки при переході з одного місця роботи на інше. Важливою характеристикою портальних кранів є здатність механізму підйому працювати в грейферному режимі двома канатами або двома парами канатів. Вона визначає можливість використання крана для перевантаження навалювальних і насипних вантажів грейфером, а також застосування різних керованих захватних пристроїв для генеральних і особливих вантажів, привід яких здійснюється при роботі механізму підйому в грейферному режимі.

Перевагами портальних кранів є: їх універсальність по вантажу і місцю роботи, значна гнучкість у взаємодії між собою і з іншими машинами на складському майданчику, що представляє спільну зону обслуговування. Остання якість дозволяє успішно підміняти портальні крани в період ремонту без освіти «мертвих зон», а також дає можливість передавати вантаж безпосередньо від одного крана іншому в різних комбінаціях і концентрувати, при необхідності, на невеликій ділянці робіт відразу кілька кранів.

Недоліки портальних кранів: велика висота підвісу вантажу, відсутність (як правило) просторового запасування канатів, хибність стабілізації становища вантажу при повороті крана, що в комплексі ускладнює автоматизацію управління краном, викликає значне розгойдування і обертання вантажу навколо вертикальної осі підвісу, вельми ускладнює застосування автоматичних і керованих захоплень для генеральних вантажів. Крім того, портальні крани в порівнянні з козловими і мостовими більш складні по конструкції, мають велику масу, енергоємність і вартість в будівлі й обслуговуванні.

Козлові і мостові крани в морських портах зазвичай обслуговують склади, залізничні та автомобільні вантажні фронти. На причалах їх використовують рідше. Основна характеристика - вантажопідйомність. Розмірні параметри - колія (проліт мосту), виліт консолей, габаритний розмір уздовж рейок, висота підйому вантажу. Швидкісні параметри - швидкості рухів. Всі рухи є робочими.

Козлові і мостові крани в порівнянні з портальними мають меншу висоту підвісу вантажу, відсутній рух повороту крана, для них легше вирішувати питання просторового запасування канатів. Внаслідок цього значно менше розгойдування вантажу, краще стабілізація його положення, простіше автоматизація управління і використання автоматичних і керованих захоплень. Ці крани більш прості, ніж портальні по конструкції, мають меншу масу, енергоємність і вартість в будівлі й експлуатації. Основний недолік козлових кранів - менша гнучкість у порівнянні з портальними у взаємодії між собою і з іншими машинами на складських та оперативних майданчиках. Саме з цієї причини на причалах козлові крани використовують рідко, в основному для перевантаження однорідних навалювальних і лісних вантажів. Мостові крани призначені для обслуговування критих приміщень.

Гусеничні, пневмоколісні та автомобільні крани в портах доцільно використовувати для обслуговування тилових складів і вантажних фронтів, розташованих поза зоною дії рейкових кранів і не вимагають високої інтенсивності виконання робіт. При цьому гусеничні крани більш пристосовані для роботи на майданчиках з ґрунтовим покриттям. Основна характеристика - вантажопідйомність. Розмірні параметри - виліт стріли, габаритні розміри в плані і найменший радіус повороту ходової частини. Якщо крани мають виносні опори (аутригери), то окремо враховують розміри з аутригерами в робочому положенні. Швидкісні параметри - швидкості рухів. Всі рухи крана можна використовувати як робочі, крім зміни вильоту стріли, яке деякі крани не можуть працювати з піднятим вантажем. Якщо маса вантажу, що піднімається наближається до номінальної вантажопідйомності крана і потрібне використання аутригерів, пересування крана не можна використовувати як робочий рух.

У порівнянні з рейковими гусеничні, автомобільні та пневмоколісні крани мають, як правило, значно меншу продуктивність, для них необхідні широкі, густо розташовані проїзди на території, що обслуговується, що суттєво погіршує корисне використання площі складів і вантажних фронтів.

Плавучі крани в портах призначені для виробництва робіт на суднах і прикордонних територіях причалів. До їх характеристик відносять вантажопідйомність, виліт стріли за борт понтона, висоту підйому вантажу над рівнем води і опускання нижче цього рівня, розміри понтона в плані, осідання з вантажем, питоме навантаження на палубу понтона, наявність або відсутність руху повороту стріли, здатність змінювати виліт стріли з піднятим вантажем, кількість підйомних гаків і можливість їх паралельного використання, наявність або відсутність спеціальних механізмів для розвороту вантажу навколо вертикальної осі. До швидкісних параметрів (крім швидкості підйому вантажу, зміни вильоту стріли, повороту стріли) відносять ще швидкість ходу (якщо кран самохідний).

Кранові перевантажувачі використовують в портах в досить великій кількості. Вони являють собою спеціальні підйомно-транспортні машини для перевантаження певних вантажів на спеціальних технологічних комплексах. Застосовують їх зазвичай на причалах. Основні характеристики, окрім типу і призначення, - вантажопідйомність, розмірні параметри і швидкості робочих і настановних рухів. У таких машин рух повороту взагалі відсутній, або він є настановним рухом. На відміну від портальних, гусеничних, пневмоколісних, автомобільних і плавучих кранів перевантажувачі мають значно більшу продуктивність і відносно легко піддаються автоматизації управління. Перевантажувачі призначені для роботи автоматичними і керованими з кабіни вантажозахоплювальними механізмами.

Автонавантажувачі (фронтальні, бічні, фронтально-бічні, портальні і спеціальні) широко використовують в портах на суднових, складських, вагонних, автотранспортних і внутріконтейнерних операціях з генеральними, лісовими та особливими вантажами. До їх характеристик відносяться: тип, рід приводу (від двигуна внутрішнього згоряння або електропривод з живленням від акумуляторної батареї), тип коліс (вантажошини або пневмошини), вантажопідйомність, максимальна висота підйому вантажу, будівельна висота і габаритні розміри машини в плані, висота підйому без збільшення будівельної висоти машини (величина вільного підйому), відстань від передньої спинки вил до центра ваги вантажу при номінальній вантажопідйомності і відстань від осі передніх коліс до передньої спинки вил (або максимальний вантажний момент), мінімальний радіус повороту, маса машини порожньом і з вантажем, максимальне навантаження на осі, швидкості всіх рухів, тиск у гідравлічній системі, кількість секцій в розподільнику для підключення вантажозахоплювальних органів, конструкція місць кріплення захватних органів, наявність нейтралізатора або дожигателя вихлопних газів (для машин з приводом від двигуна внутрішнього згоряння) і тривалість роботи навантажувача без зміни або перезарядки батареї (для машин з електроприводом). Найбільш поширені фронтальні навантажувачі. При вантажопідйомності до 2 т їх в основному використовують у вагонах, автомашинах, контейнерах, на ролл-трейлерах, а також в твіндеках судів. Ці ж навантажувачі, але з більшою висотою підйому можуть успішно працювати в трюмах суден і на складах. Автонавантажувачі вантажопідйомністю від 2 до 10 т призначені для роботи в трюмах суден і на складах. Машини більшої вантажопідйомності застосовують на складських роботах. Бічні, фронтально-бічні і портальні навантажувачі призначені для перевантаження деяких вантажів (контейнерів, лісу і сталевого прокату) на складах, їх використовують найчастіше на спеціальних комплексах.

Навантажувачі з приводом від двигуна внутрішнього згоряння через більшу динамічність і швидкість робочих рухів, необмежену тривалість безперервної роботи протягом всієї зміни і навіть діб мають за інших рівних умов в 2-4 рази більшу продуктивність, ніж електронавантажувачі. Тому їх частіше, ніж електронавантажувачі, застосовують на портових перевантажувальних роботах, що характеризуються високою інтенсивністю, незважаючи на складність захисту навколишнього середовища від вихлопних газів. При вантажопідйомності понад 1,5 т, як правило, застосовують навантажувачі з пневмошинами.

На внутрішніх транспортних операціях, а також на суднових операціях при обробці ролкерів використовують різні універсальні і спеціальні автотранспортні засоби: автомашини бортові з двохосьовими і одноосьовими причепами та напівпричепами, автотягачі з трейлерами, спеціальні портові тягачі з контейнерними візками та напівпричепами, колісні трактори з двухоснимі причепами та трейлерами. До технологічних характеристик цих машин відносять тягове зусилля, габаритні розміри, масу і навантаження на осі, мінімальний радіус повороту, розміри вантажної платформи і оснащеність її засобами кріплення вантажу, тип зчіпного пристрою, здатність машини рухатися на робочих швидкостях переднім і заднім ходом, швидкість пересування і інших робочих рухів.

Деякі колісні трактори з ковшами і відвалами різного типу успішно використовують на суднових роботах з навалювальними і насипними вантажами (для подачі вантажу в підпалубному просторі або назад). Їх характеристику складає тип, призначення, маса машини і навантаження на осі, габаритні розміри, мінімальний радіус повороту, швидкості рухів, місткість і тип ковша.

Гусеничні трактори, як правило, застосовують з прямим або зворотнім відвалом як бульдозери на складських і суднових роботах з навалювальними і деякими насипними вантажами. Їх технологічна характеристика: тягове зусилля, габаритні розміри і маса.

У складі спеціальних портових перевантажувальних комплексів для навалювальних і насипних вантажів використовують різні спеціальні підйомно-транспортні машини: причальні навантажувальні і розвантажувальні машини, конвеєри, штабелезбирачі, штабелерозбирачі, елеватори, вагоноперекидачі та ін. Їх технологічні можливості характеризуються типом, призначенням, продуктивністю, відстанню транспортування, розмірами зони обслуговування, технологічними особливостями роботи і габаритними розмірами. Ці машини мають досить високу продуктивність, яка у кілька разів або навіть у кілька десятків разів перевищує продуктивність портальних кранів.

На суднових і вагонних операціях з навалювальними і насипними вантажами застосовують цілий ряд спеціальних машин: МВС використовують для вивантаження з критих вагонів хлористого калію та інших хімічних вантажів насипом, ПТС - для подачі навалювальних вантажів у підпалубний простір універсальних суховантажних суден, ПСГ - для зворотньої операції при вивантаженні насипних і навалювальних вантажів з підпалубного простору на просвіт люка та ін. Ці машини характеризуються типом, призначенням, продуктивністю, масою і габаритними розмірами, відстанню переміщення вантажу і деякими специфічними параметрами.

Широко поширений в портах пневмотранспорт. Його застосовують для перевантаження навалювальних вантажів, в першу чергу зернових. Машини пневматичного транспорту поділені на берегові стаціонарні та пересувні, плавучі та мобільні. Берегові мають, як правило, електропривод від мережі, плавучі - електропривод від дизель-генераторів, мобільні забезпечені дизельним приводом або електроприводом від мережі. Берегові машини призначені для роботи в складі спеціальних перевантажувальних комплексів, мобільні - для виконання робіт на універсальних комплексах, як правило, за прямим варіантом із судів у вагони або з судів в судна. Основним призначенням плавучих пневмоперевантажувачів є переміщення вантажу з великотоннажних морських суден в ліхтери, баржі та інші річкові судна малого тоннажу. Технологічну характеристику цих машин складають, крім типу, призначення і роду привода, ще продуктивність, відстань переміщення вантажу, габаритні розміри, маса (для мобільних машин), ступінь автоматизації і тривалість операцій по збірці, налаштування та демонтажу трас трубопроводів. Берегові і плавучі машини мають зазвичай у своєму складі від двох до чотирьох технологічних ліній, високу технологічну продуктивність кожної лінії (100 т/год і більше) і високий ступінь механізації та автоматизації основних технологічних і підготовчо-заключних операцій. Мобільні машини при досить великій технічній продуктивності (60-80 т/год) мають дуже низьку технологічну продуктивність (від 10 до 25 т/год), що є наслідком наявності великої кількості дуже трудомістких і тривалих ручних операцій по збірці, налагодженню та демонтажу трас трубопроводів, при яких вельми складно або взагалі неможливо на практиці витримати вимоги до якості траси, виконання яких необхідне для ефективної роботи машини [3].

Таким чином, ми привели загальну характеристику основного портового обладнання. Традиційні портальні крани (їх у морських торговельних портах України налічується близько 600), як і у попередніх роках, залишаються основним перевантажувальним обладнанням, ефективність використання якого безпосередньо впливає на всі показники технологічного процесу. Однак стан парку портальних кранів, в першу чергу їх вік, що значно перевищує встановлені нормативи, не відповідає сьогоднішнім вимогам. Цей факт і обумовлює необхідність проведення широкомасштабних робіт з модернізації кранів та їх окремих механізмів і систем. Надалі ми візьмемо за основу аналізу парк портальних кранів, як об'єкт дослідження.

1.2 Аналіз стану парку портальних кранів морських портів України

Найбільш поширеним типом перевантажувального обладнання у морських і річкових портах, на судноремонтних та суднобудівних заводах є портальні крани, за допомогою яких здійснюється основна частина вантажно-розвантажувальних робіт. Будучи невід'ємною частиною транспортно-перевантажувального потоку, вони справляють істотний вплив на ефективність функціонування транспортних засобів.

У морських торгівельних портах України, нажаль, склалася важка ситуація із крановим господарством. До 70 % вантажів у морських портах переробляється універсальними перевантажувальними комплексами із крановою схемою механізації вантажних робіт [37].

В даний час близько 98% парку портальних кранів морських портів відпрацювали свій нормативний експлуатаційний ресурс. Термін служби окремих кранів досягає 40-50 років, що в кілька разів перевищує граничний експлуатаційний ресурс [24].

Разом з тим за останнє десятиліття загальний вантажообіг портів України в цілому (з поправкою на кризу) продовжував зростати. Причому зростання було досягнуто, насамперед, за рахунок збільшення переробки навалювальних вантажів. Тобто значно постарілі понад «граничного експлуатаційного ресурсу» портальні крани виконали роботи більше, ніж раніше. Адже за цей період було піддано заміні або відновленню лише вкрай мала частина від загального складу машин.

Причальний фронт та територію морських портів України обслуговує 595 портальних крана які є основною перевантажувальною технікою у структурі парку стрілових кранів морських портів України, переважна більшість з який виготовлено закордонними виробниками причому 3 переважних типи складають 2/3 від загального числа портальних кранів, а 4 основних типи -- 4/5 їхнього парку, 10 мобільних кранів «LIEBHERR», 23 перевантажувача, а також тисячі навантажувачів різних типів та інші одиниці портової механізації.

Актуальною проблемою парку портальних кранів морських портів України є його фізичне і моральне старіння. Так, середній вік портальних кранів - 29,5 років: це перевищує зазначений багатьма дослідниками український стандарт (12 років) і європейський стандарт (25 років для деяких німецьких кранів).

Під «стандартом» розуміється РД 001.03-95 - на нього можна зустріти посилання в деяких роботах. Але він був замінений на МУ 001.03: 2003 «Крани портальні, крани-перевантажувачі. Експертне обстеження», який, у свою чергу, також був замінений на розроблений фірмою «Діалаб » ОМД 22460848.003-2009 з такою ж назвою. Останній, узгоджений з Держгірпромнаглядом, є організаційно-методичним документом. У ОМД, п.п. 5,1-5.2. визначено: «Якщо в паспорті крана заводом виробником не зазначено термін служби крана, для кранів, що експлуатуються на відкритому повітрі, первинне експертне обстеження проводиться через 12 років» [34].

Наприклад, в одному з найбільших вітчизняних морських портів - Іллічівському, де парк портальних кранів найбільш зношений, їх середній вік - 33 роки, 20 кранів мають вік понад 40 років, окремі крани експлуатуються 47 років, що вчетверо перевищує нормативний термін.

Навіть найнижчий серед усіх морських портів України середній вік кранів - 16 років (у порту Южний) - уже перевищує нормативний термін їхньої експлуатації.

Аналіз тенденції старіння портальних кранів по типах машин показує, що середній вік кранів типу «Альбрехт», «Ганц», «Кировець» перебуває за межами припустимих норм уже з 1990 р. У кращому положенні знаходяться більш сучасні крани типу «Кондор», «Сокіл», «Альбатрос», але й для них нормативний ресурс, як правило вироблений до 2000 року.

Така ситуація обумовлена припиненням централізованих постачань портальних кранів в останні 20-25 років і недоліком власних засобів на відновлення цієї дуже дорогої техніки. Відновлення парку портальних кранів здійснювалося, в основному, за рахунок кранів «секондхенд» із країн СНД [36].

Для визначення технічного стану парку портальних кранів в 2002-2003 р. були створені реєстри портальних кранів портів і галузі, аналіз яких дозволяє оцінити стан і перспективи розвитку перевантажувального устаткування морських портів. На підставі реєстрів розроблені графіки капітально-відбудовних ремонтів, модернізації, списання економічно збиткових портальних кранів, розроблена програма відновлення кранового господарства галузі. Також була створена інформаційно-аналітична система (ІАС) для моніторингу технічного стану парку портових кранів галузі. Адміністратором ІАС визначили експертно-технічний центр по портальних кранах України (фірма «Діалаб»). Інформаційне забезпечення ІАС здійснювалося по встановленій в галузі електронній системі звітності морських портів з урахуванням результатів періодичної експертної оцінки технічного стану портових кранів відповідно до вимог нормативних документів [38].

Зазначимо, що 37% аварій викликані незадовільним станом портальних кранів, а 34% аварій відбувається в результаті порушення технології виробництва кранового обладнання [15].

Проаналізувавши вищевикладене, можна вважати, що ситуація з недостатньою безпекою експлуатації портальних кранів, що склалася останнім часом обумовлена не тільки зносом парку кранів, а й недосконалістю елементів конструкції портальних кранів.

1.3 Кранове господарство та фінансове забезпечення підтримки технічного стану

Серед основних показників, які характеризують роботу перевантажувальної техніки, слід визначати коефіцієнт використання, середню продуктивність та експлуатаційні витрати. Ці показники є комплексними характеристиками для оцінки економічної ефективності експлуатації перевантажувальної техніки порту. Так, проведений аналіз показує, що середній коефіцієнт використання парка портальних кранів морських портів України складає 0,34, тобто парк використовується лише на 34 %, для окремих портів цей показник варіює в широкому діапазоні, від 0,04 (Скадовський порт) і 0,06 (Ренійський) до 0,47 (Южний) і 0,46 (Маріупольський). Тож недостатньо високий рівень використання парку портальних кранів по галузі в цілому, а також нерівномірність завантаження кранового забезпечення по окремим підприємствам значно ускладнює ситуацію.

Особливо тривожним є той факт, що в список з найбільш застарілим парком потрапили порти основної виробничої групи - Іллічівський (середній вік - 34,3 роки), Ізмаїльський (29,1), Миколаївський (28,4), Одеський (27,1). Середньогалузева ступінь зносу портальних кранів зафіксована на рівні 97,9%. Виходячи з цього показника, з урахуванням наявного працездатного парку, усереднені річні витрати портів на підтримку технічного стану кранової одиниці досягли рівня: Іллічівський порт - $24 тис./од.; Ізмаїльський - $ 15 тис./од.; Миколаївський - $14 тис./од.; Одеський - $8 тис./од. Несприятливим є той факт, що навіть для найбільш молодого парку фіксується високий рівень ремонтних витрат: Маріупольський порт - середній вік кранів 23,5 років, питомі ремонтні витрати - $ 80 тис./од.; Южний - 17.2 років і $ 28 тис./од. відповідно.

Перехід на ринкові відносини привів до різкого підвищення вартості не тільки самих портальних кранів, але й запасних частин. Так, за останні 10 років їх споживча ціна зросла в 2,2 рази, а вартість електрообладнання в середньому - в 1,8-2 рази. Одночасно значно загострилося фінансове становище переважної кількості промислових підприємств, що ускладнює виконання програм технічного переозброєння кранового господарства портів України [31].

Тим часом Кабінет Міністрів затвердив «Стратегію розвитку морських портів України на період до 2038 року», розроблену Адміністрацією морських портів України. В цьому документі враховані основні засади реалізації державної політики у сфері транспорту, визначені прогнози щодо вантажопотоків, завдання, основні напрями та шляхи розвитку морських портів і портової галузі в цілому та інші основні параметри розвитку.

Одними з очікуваних результатів реалізації стратегії є:

· забезпечити щороку переробку 210 млн. тонн вантажів;

· залучити приватні інвестиції в обсязі 26 млрд. гривень для розвитку об'єктів портової інфраструктури;

· створити потужності для переробки у морських портах не менш як 250 млн. тонн вантажів на рік і забезпечити ефективний розвиток об'єктів портової інфраструктури;

· провадити морськими портами інноваційну діяльність шляхом застосування новітніх технологій, здійснення заходів з ресурсозбереження, зменшити негативний вплив на навколишнє природне середовище;

· підвищити до 75-80 відсотків ефективність використання перевантажувальних комплексів морських портів.

Фінансування робіт з модернізації, ремонту, реконструкції та будівництва гідротехнічних споруд, інших об'єктів портової інфраструктури загального користування може здійснюватися за рахунок коштів державного бюджету [42].

Але, цього року майже усі гроші, передбачені бюджетом будуть направлені на днопоглиблювальні роботи. Так, державне підприємство «Адміністрація морських портів України» (АМПУ) передбачила 1 млрд гривень для фінансування проведення днопоглиблювальних робіт в акваторіях морських портів країни і трьох судноплавних каналів. Отже, українським портам залишається розраховувати на приватні інвестиції, залучення яких значно спростилося з прийняттям закону «Про морські порти України».

Розглянемо два основних напрямки інвестування:

· у модернізацію існуючого парку портальних кранів і забезпечення роботи кранів в умовах наднормативного ресурсу;

· на придбання нових кранів і впровадження в практику технічної експлуатації перспективних технологій у міру збільшення вантажообігу портів і одержання необхідного прибутку на існуючому обладнанні.

Модернізація (реконструкція) портальних кранів виступає альтернативою придбанню нових кранів і заснована на тім, що вузли і системи портального крана відрізняються по розрахунковому ресурсу і на момент закінчення нормативного терміну експлуатації мають різний ступінь зносу і неоднаковий залишковий ресурс. Як правило, електроустаткування і механізми зношуються швидше металоконструкції крана, тому виявляється можливою заміна (повна чи часткова) цих систем при збереженні діючої базової системи -- металоконструкції. При цьому залишковий ресурс крана значно збільшується в порівнянні з нормативним (на величину, лише на 10-15 % меншу, чим ресурс нового крана), а витрати на модернізацію в 2-3 рази нижче, ніж на покупку нового, оскільки саме металоконструкція складає більш половини у вартості нового крана.

Використання сучасних методів технічного діагностування показує, що для такої модернізації придатні переважно крани типу «Сокіл», «Кондор», «Альбатрос» з металоконструкцією коробчатого профілю, що складають майже половину парку портальних кранів галузі. Інші ж типи кранів морально застаріли, мають малий ресурс і конструктивні недоліки, що обмежують доцільність модернізації.

Для обґрунтування другого напрямку відновлення парку портальних кранів, зв'язаного з виведенням з експлуатації застарілих і придбанням нових кранів, проведемо аналіз їхнього використання. На прикладі Одеського і Керченського морських торгових портів установлено, що при середньому коефіцієнті використання кранів 0,20-0,22 45-57 % кранів мають коефіцієнт використання 0,04-0,12, і тільки 40-45 % кранів виконують основний обсяг вантажопереробки при коефіцієнті використання 0,25-0,70.

Таке положення й у цілому по галузі. Виходить, що біля половини портальних кранів практично не використовується, не дає прибутку; витрати на зміст окремих, гранично зношених, кранів перевищують принесені ними доходи.

Причиною сформованого положення є особливості технології перевантажувального процесу, що формуються конструктивними особливостями портальних кранів, відсутністю їхньої необхідної мобільності. Переміщення портального крана є тривалою і дорогою операцією.

Принципи конструювання портальних кранів сформовані в 40-х - 50- х роках минулого століття і в даний час морально застаріли. Основними недоліками портальних кранів є висока металоємність і механізм пересування на рейковому ходу, що істотно обмежує їхню мобільність.

У світовій практиці, починаючи з 80-х років, сформований новий напрямок у портовому кранобудуванні, що більше 20 років інтенсивно розвивається у ведучих країнах. Цей напрямок полягає в створенні мобільних портових кранів Світовим лідером у цьому напрямку є кранобудівна корпорація «Libherr».

Головною перевагою мобільних портових кранів є саме їхня мобільність, можливість бути в потрібному місці в потрібний час. У залежності від підходу судів і технології вантажних робіт, мобільний кран своїм ходом може переміщатися з причалу на причал, працювати в тилу, на складі і т.д. За рахунок цього коефіцієнт його використання може досягати 0,8 і більш, отже, забезпечуються швидка окупність, висока інтенсивність прибутку, зниження необхідного числа кранів у порту і витрат на їхні ремонти, висока фондовіддача.

Додатковими перевагами мобільних кранів у порівнянні з портальними є: зниження вартості крана до 20 %; зниження вартості і часу монтажу в 8-10 разів; зниження металоємності крана і, відповідно, навантажень на причал до 40 %; зниження динамічних навантажень при пуску, гальмуванні, реверсуванні; підвищений ресурс металоконструкції; зниження енергоспоживання до 30 % [35].

До недоліків варто віднести відсутність конструкцій мобільних кранів з високим порталом, здатних пропускати під таким порталом залізничні вагони. Створення таких машин є важливою конструкторською задачею для вітчизняних і закордонних кранобудівників.

Таким чином, у рамках програми відновлення парку портальних кранів, для підвищення ефективності їхнього використання і збільшення вантажопереробки морських портів України, необхідне рішення наступних задач:

· проведення модернізації парку портальних кранів з обґрунтуванням її технічної можливості й економічної доцільності;

· поступова заміна застарілих типів портальних кранів на сучасні, особливо мобільні портові (у міру появи фінансових засобів і створення мобільних кранів з високим порталом).

1.4 Проблеми стратегічної програми технічного переозброєння портів України

У морських портах України склалася важка ситуація з крановим господарством. До 70% вантажів у морських портах переробляється універсальними перевантажувальними комплексами з крановою схемою механізації вантажних робіт. При цьому понад 98% портальних кранів відпрацювали нормативний термін. Розрахункові графіки поставок нових кранів, графіки ремонтів і модернізації кранів не виконуються. Темпи старіння парку портальних кранів випереджають темпи оновлення. У більшості портів система планово-попереджувальних ремонтів портальних кранів переведена в систему усунення аварійних відмов. За останні 15 років структура їх парку в галузі змінилася незначно, експлуатаційний ресурс портальних кранів закінчується, потрібне проведення робіт з оновлення основних фондів портової механізації в галузі. Часта зміна керівних осіб в галузі не дозволила створити довгострокову перспективну програму розвитку портової механізації. Збільшення вантажопереробки морських портів, особливо з урахуванням зростання транзитних вантажопотоків, вимагає принципово нових підходів в технічній оснащеності причалів сучасним перевантажувальним обладнанням [37].

Необхідність зростання продуктивності перевантажувального процесу продиктована сучасною тенденцією збільшення глибини причалів, розмірів і дедвейту суден, де продуктивність обробки судів є надзвичайно важливим економічним фактором у формуванні великих вантажопотоків. Рівень технічної оснастки портів перевантажувальним обладнанням визначає продуктивність перевантажувального процесу, стоянковий час суден під навантаженням-розвантаженням, що є одним із пріоритетних економічних показників для перевізників, який в значній мірі визначає привабливість причалу і порту. Переорієнтація вантажопотоків на Чорному морі на користь українських портів не може бути здійснена без докорінних змін в технічному оснащенні портових причалів. Порти оснащені, в основному, морально застарілими конструкціями портальних кранів, яким властива висока металоємність, енергоємність та порівняно низька продуктивність вантажних робіт.

Сьогодні в галузі вимагають заміни майже 600 портальних кранів, які відпрацювали нормативний термін. Обсяг капітальних витрат на оновлення цього парку кранів - близько 2 мільярдів євро.

Поки оновлення парку кранів у багатьох українських портах, у тому числі великих, за рідкісним винятком йде за рахунок поповнення в основному портальними кранами секонд-хенд, які відпрацювали свій нормативний термін в інших місцях, переважно в Росії та Європі.

Виготовлення кранів в Україні вітчизняними виробниками (Новокраматорський завод, «Конекрейнс України», «Азовмаш» та ін.) йде шляхом створення портальних кранів старих зразків, які не конкурентоспроможні порівняно з кранами європейських корпорацій, наприклад, з кранами фірми «Liebherr» або «Gottwald». Провідні профільні інститути, які були орієнтовані на науково-технічне забезпечення морської галузі в колишньому Союзі (Союзморнііпроект, Ленморнііпроект, Балтійське ЦПКБ та ін.), Залишилися за межами України. Через відсутність науково-технічного забезпечення в області портової механізації в морській галузі відсутній системний аналіз розглянутої проблеми. Відсутні єдина технічна політика, дієві програми оновлення морських портів крановими комплексами.

У 2012 році ще до політичних подій в Україні і до прийняття Закону України «Про морські порти» Міністерство інфраструктури прийняло рішення протягом 2013-2015 років оновити перевантажувальні потужності в морських торгівельних портах. При цьому згідно з планами відомства постачальником відповідного обладнання і техніки повинен був стати саме вітчизняний виробник. Для опрацювання цього питання була створена спеціальна робоча група, в обов'язки якої входило, крім усього іншого, і організаційно-технічна підготовка залучення представників портів і стивідорних компаній до розробки можливостей використання для перевантажувальних робіт продукції ЗАТ «Новокраматорський машинобудівний завод» (НКМЗ).

НКМЗ є виробником портальних кранів, установлених в ряді провідних державних портів України (включаючи Одеський, Іллічівський, Феодосійський, Ізмаїльський). До переоснащення портів пропонується лінійка продукції НКМЗ універсального типу - портальних кранів типу «Сокіл», «Стерх», «Холзан», а також модуль для перевалки сипучих вантажів. На нараді було встановлено, що Новокраматорський машинобудівний завод може виробляти необхідне обладнання, і до такого устаткування не було претензій з боку портів, які його експлуатують. Наприклад, НКМЗ міг би розробити проект крана вантажопідйомністю 150 тонн і випускати таке обладнання в Україні. Зараз завод випускає портові крани «Сокіл-Україна» з вантажопідйомністю 16/20/36 тонн і кран «Стерх» вантажопідйомністю 28/40/60 тонн.

Проект був покликаний стати частиною стратегічної програми технічного переозброєння портів України вартістю близько 20 млрд. євро. Однак після набрання чинності закону «Про морські порти», завдання відновлення потужностей портів лягає не на державу, а на приватних інвесторів, яким дозволяється оренда або концесія портових причалів. Якщо в окремих випадках інвестора у порту немає, оновленням портів буде займатися Мінінфраструктури. Устаткування в цьому випадку будуть закуповувати на тендерах, за процедурою, прописаною в законі про держзакупівлі, тобто, без преференцій тим чи іншим виробникам.

Ми вже згадували, що зараз у працюючих в портах фірм високою популярністю користується підтримане обладнання іноземного виробництва. Як було зазначено раніше - за даними видання «Порти України», у морських торгівельних портах України працюють майже 600 кранів, середній вік яких 29 років. 67% з них німецького виробництва, 23% були випущені в Угорщині, трохи більше 3% - у Фінляндії і Росії, і лише 2% - на українських заводах «Азовмаш» і НКМЗ [36].

Так, за інформацією начальника служби інформаційно-аналітичного забезпечення ДП «МТП» Южний Лариси Євсєєвої, в даний час порт експлуатує портальні крани «Сокіл» і «Кондор» (Німеччина), «Лібхерр» (Австрія), а також «Ганц» (Угорщина). За відомостями прес-служби ДП «Іллічівський МТП», тут також працюють «Кондор» і «Сокіл», а крім того - «Альбрехт» (Німеччина). Поряд з цим порт використовує причальні і тилові контейнерні перевантажувачі фірми «Конекрейнс України», а також контейнерні перевантажувачі «Такраф» (Німеччина). І, нарешті, за даними прес-служби Маріупольського порту, підприємство також використовує портальні крани «Ганц» (Угорщина), а крім того - «Кранбау» і «Еберсвальде» (Німеччина ), крани Ленінградського заводу ім. Кірова, ПАТ «Азовмаш» та фірми «Конекрейнс Україна».

«Парк портальних кранів оновлюють за рахунок ремонту старого обладнання або ж купують вживані крани в Європі та Росії - головним критерієм для покупки служить ціна», - було заявлено начальником аналітичного департаменту Kreston GCG. На даний момент це найбільш принципове питання - співвідношення «ціна-якість» вітчизняного кранового обладнання залишається відкритим. На думку аналітиків вітчизняні виробники можуть випускати таке перевантажувальне обладнання, яке за якістю не поступається іноземному, проте багато з них далеко не завжди готові продавати його за конкурентною ціною. Тому, як застерігає експерт, враховуючи, що для України забезпечення замовленнями внутрішніх виробників є стратегічним завданням, є ризик того, що в процесі модернізації перевантажувальних потужностей навіть за наявності більш вигідних пропозицій від іноземних компаній перевагу все одно будуть віддавати українським підприємствам. У кожному разі, захищати інтереси вітчизняного виробника потрібно ринковими, а не адміністративними, аргументами. Стимулом до покупки вітчизняного обладнання може стати, наприклад, компенсація відсотків по кредиту, узятому для придбання техніки певного типу.

Але слід зазначити, що в тому, що стосується перспектив придбання нового обладнання, то для його потенційних споживачів головним критерієм є його якість. Враховуючи специфіку роботи порту Южний, який приймає великовантажний флот, тут необхідні вантажно-розвантажувальні машини нового покоління, що мають значні переваги перед традиційними конструкціями портальних кранів. В прес-службі Маріупольського порту підкреслюють, що порт висуває високі вимоги до придбаного обладнання, які завжди вказані в технічних завданнях, що виключає можливість постачання неякісної продукції, а вибір оптимальної ціни відбувається виходячи з пропозицій потенційних постачальників. У прес-службі Іллічівського МТП пояснюють, що вибір того чи іншого виробника обумовлюють кілька причин: умови експлуатації техніки, її безаварійність, рівень витрат на сервісне обслуговування, ціна, і тільки аналіз всіх цих параметрів в сукупності дозволяє знайти оптимальний варіант.

Що ж стосується продукції НКМЗ, то поки представники Южного, а також Іллічівського та Маріупольського МТП утримуються від її оцінки, посилаючись на відсутність досвіду роботи з цією технікою. Втім, як зазначають у прес-службі Маріупольського МТП, результати попереднього ознайомлення свідчать про те, що вироблені заводом портальні крани «Стерх» виконані на високому сучасному рівні. Але поки це результати тільки «першого знайомства» з продукцією НКМЗ - підстави для більш зважених висновків з питання надійності та якості портового обладнання будуть тільки після більш тривалого періоду активної експлуатації.

У не меншому ступені запитання «чому і за скільки модернізувати» портове господарство цікавить не тільки портовиків, а й потенційних інвесторів - адже саме їм належить шукати джерела фінансування в тому числі і програм модернізації портового господарства.

Якщо ж інвестори вирішать зобов'язати купувати обладнання у певних українських виробників, державі потрібно шукати варіанти економічного, а не адміністративного впливу у вигляді спущеного зверху рішення. Адже якщо інвестору належить купувати якесь устаткування за завищеними цінами, додаткові витрати можуть бути перекладені на плечі споживачів. Це означає, що не виключено, що реалізація даного проекту модернізації перевантажувальних потужностей призведе до зростання вартості послуг українських морпортів і, відповідно, до зниження їх конкурентоспроможності, значить, знову-таки до скорочення вантажообігу.

Що стосується інвестування на державному рівні, то на презентації дослідження процедур оформлення (митного) в морських портах Іллічівськ та Одеса глава представництва Європейського Союзу в Україні Ян Томбінський заявив, що в поточному році ЄС не планує виділяти кошти на технічне оснащення портів України.

Таким чином, важке економічне становище в країні, що робить інвестиції в портові підприємства України невигідними, відсутність постачальників з можливістю надати якісне обладнання за адекватною ціною, відсутність державних програм з оновлення технічних потужностей порту - ці фактори погіршують загальний стан портового обладнання, яке потребує термінової амортизації, ремонту та заміни в силу свого як фізичного, так і морального зносу.

Успішна діяльність морських портів багато в чому визначається станом портового обладнання. Рівень технічної оснащеності портів перевантажувальним обладнанням визначає продуктивність перевантажувального процесу, стоянковий час суден під навантаженням-розвантаженням, що є одним із пріоритетних економічних показників для перевізників, який в значній мірі визначає привабливість причалу і порту.

Морські порти оснащені різноманітними підйомно-транспортними машинами: портальними та плавучими кранами, мостовими кранами і перевантажувачами для штучних і насипних вантажів, установками пневматичного і гідравлічного транспорту, різними конвеєрами і машинами безрейкового транспорту. Але найбільш поширеним обладнанням в портах України залишаються портальні крани, які обробляють близько 70% усіх вантажів.

Загалом парк портальних кранів у морських портах України налічує близько 600 одиниць, середній вік кранів перевищує 27 років -- при нормативному терміні експлуатації, установленому відповідним Українським стандартом РД 001.03-95, 12 років. Вік окремих портальних кранів наближується до 50 років. Ступінь зносу парку портальних кранів -- частка кранів, які вже відпрацювали свій нормативний ресурс -- перевищує 98 %.

Така вікова структура парку портальних кранів визначає тенденції збільшення витрат на ремонт і обслуговування фізично і морально застарілих типів машин, частішання випадків аварійних відмовлень і руйнувань кранів, погіршення безпеки при експлуатації машин, що відпрацювали нормативні терміни, а також не сприяє підвищенню вантажообігу морських портів. У більшості портів система планово-попереджувальних ремонтів портальних кранів переведена в систему усунення аварійних відмов.

За останні 15 років структура парку портальних кранів в галузі змінилася незначно, експлуатаційний ресурс портальних кранів закінчується, потрібне проведення робіт з оновлення основних фондів портової механізації в галузі.

Обумовлена ж така ситуація, з одного боку, припиненням централізованих постачань портальних кранів в останні 20 років і нестачею власних коштів на оновлення парку цієї дуже дорогої техніки, з іншого - недосконалістю механізмів прийняття рішень та відповідних теоретичних досліджень щодо оптимальних термінів заміни обладнання. Відсутніми є не тільки необхідні інвестиційні ресурси, але й розуміння господарськими керівниками економічної доцільності проведення своєчасних замін обладнання, коректні та переконливі наукові обґрунтування.

РОЗДІЛ 2. ОПТИМІЗАЦІЯ ТЕРМІНІВ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ПОРТОВОГО ОБЛАДНАННЯ ЗА РІЗНИМИ КРИТЕРІЯМИ ОПТИМАЛЬНОСТІ

2.1 Розвиток наукової думки щодо критеріїв оптимальності термінів оновлення обладнання

Оптимізація стратегії оновлення (вибору термінів і видів ремонту, модернізації, заміни) портальних кранів залишається актуальною проблемою як у практичному плані -- через значну зношеність перевантажувальної техніки у вітчизняних морських портах, так і в науковому -- у зв'язку з її нетривіальністю і нерозв'язаністю (причому не тільки стосовно до портальних кранів, але і до устаткування взагалі).

У відповідній економічній, техніко-економічній і економіко- математичній літературі дотепер немає єдиної точки зору навіть по основному питанню про сам критерій оптимальності -- який саме показник розглядати в якості пріоритетного, за який період часу його формувати, до чого (до окремого екземпляра чи устаткування, чи до ланцюжка послідовно замінних екземплярів) його застосовувати.

Найбільш примітивним можна вважати підхід, що виходить з норм амортизації обладнання -- обладнання слід міняти, коли нарахована сума амортизації досягла його первісної вартості. Насправді, навпаки, вихідним має бути саме визначений тим чи іншим шляхом термін експлуатації обладнання, вже виходячи з якого й встановлюється відповідна норма амортизації.

Не витримують критики й підходи, які вважають проблему визначення оптимальних термінів експлуатації обладнання суто технічною, інженерною та пропонують виходити лише із фізичного зносу обладнання, його технічної придатності до експлуатації. Насправді це якраз економічна проблема, оптимізувати терміни експлуатації обладнання слід виходячи із міркувань отримання найбільшого прибутку або мінімізації загальних витрат на його утримання.

Ряд авторів пропонують вважати оптимальним строком служби такий, при якому вартість чергового капітального ремонту стає рівною вартості нової машини. Є й пропозиція приймати за оптимальний строк служби такий, при якому середньорічний приріст витрат на ремонт стає рівним зменшенню середньорічних амортизаційних відрахувань на відновлення. Такі підходи не враховують фактору доходів, що їх приносить обладнання, морального зносу тощо.

У працях Е. Жардіна, А. Кофмана та Р. Акофа мінімізується інтенсивність (в одиницю часу) витрат, зв'язаних із придбанням і експлуатацією устаткування, - при цьому ігнорується фактор принесених їм доходів [14, 22, 1].

У дослідженнях О. В. Горелика та О. Л. Райкіна максимізується той чи інший з показників надійності устаткування (імовірність безвідмовної роботи, коефіцієнти готовності, середній наробіток на відмовлення) при заданих сумарних витратах на його експлуатацію і ремонт - але з економічної точки зору такі технічні характеристики важливі не самі по собі, а лише як передумови одержання доходів, що і варто визначати і зіставляти з відповідними (необмеженими заздалегідь) витратами [11, 39].

Таке зіставлення закладене в показник прибутку як різниці доходів і витрат. Але його застосування до окремого екземпляра обладнання призводить до економічно невиправданого розтягування оптимальних термінів його експлуатації, уповільненню темпів упровадження нової прогресивної техніки. Принципове значення має при цьому той факт, що максимум прибутку від системи послідовно замінюваних кранів не складається із суми максимумів прибутку від кожного з кранів системи окремо.

Прийняття ж у якості критеріального показника прибутку на одиницю виконаної роботи дозволяє оптимізувати не так термін експлуатації устаткування, як обсяг виконуваної їм роботи, причому для техніки, що простоює, цей показник узагалі не змінюється за увесь час простою (виходить, поломка устаткування не впливає на доцільність його заміни). Інтенсивність же прибутку при цьому -- з часом -- природним чином знижується, спонукаючи до оновлення даного устаткування.