Підвищення ефективності роботи транспорту на підставі енергоекономічного підходу

Размещено на http://www.allbest.ru/

СХІДНОУКРАІНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 658.286

Підвищення ефективності роботи транспорту на підставі енергоекономічного підходу

05. 22. 12 - промисловий транспорт

АВТОРЕФЕРАТ ДИСЕРТАЦІЇ

на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Кічкіна Олена Іванівна

Луганськ 2000

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі “Транспортні технології” Східноукраїнського державного університету Міністерства освіти та науки України.

Захист відбудеться “29” березня 2000р. о 1500 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 29.051.03 при державному університеті за адресою: 91034, Луганськ, кв. Молодіжний 20-А.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці СУДУ. за адресою: 91034, Луганськ, кв. Молодіжний 20-А.

Автореферат розіслано “28” лютого 2000 року

Учений секретар спеціалізованої вченої ради, Осенін Ю.І.

енергоскладовий витрати транспорт промисловий

АНОТАЦІЯ

Кічкіна О.І. Підвищення ефективності роботи транспорту на підставі енергоекономічного підходу.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.12 - Промисловий транспорт, Східноукраїнський державний університет, Луганськ, 2000.

Захищаються 13 наукових робіт, що містять основні теоретичні дослідження, положення, методи та моделі енергоекономічного аналізу транспортних систем та процесів.

Визначені енергоскладові експлуатаційних витрат для автомобільного, залізничного, трубопровідного і конвейєрного видів транспорту, на основі яких побудовані економіко-математичні моделі з мінімумом енергоскладової для означених видів промислового транспорту. Розроблені критерії подібності і масштаби моделювання для транспортних систем, як для узагальнюючих показників, так і для окремих витрат, динамічна модель управління виробництвом з критерієм максимума прибутку, на основі якій визначаються області прибутковості і збитковості, методика енергоекономічного аналізу транспортних систем, автоматизована система аналізу і вибору виду промислового транспорту, що включає в свій склад експертну систему.

Ключові слова: види промислового транспорту, економічна ефективність, енергетичні витрати, енергоекономічний аналіз, моделювання, енергетичні критерії, автоматизована система, експертна система.

АННОТАЦИЯ

Кичкина Е.И. Повышение эффективности работы транспорта на основе энергоэкономического подхода.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.12 - Промышленный транспорт, Восточноукраинский университет, Луганск, 2000.

Защищаются 13 научных работ, которые содержат в себе основные теоретические исследования, положения, методы и модели энергоэкономического анализа транспортных систем и процессов.

Определенны энергосоставляющие эксплуатационных затрат для автомобильного, железнодорожного, трубопроводного и конвейерного видов транспорта, на основании которых разработаны энергетические критерии для построения моделей энергоэкономического анализа. Построены экономико-математические модели с минимумом энергосоставляющей для указанных видов промышленного транспорта. Разработаны критерии подобия и масштабы моделирования для транспортных систем, как для обобщающих показателей, так и для отдельных видов затрат, которые позволяют делать сравнительный анализ в условиях неполной экономической информации при наличии только основных технологических параметров. Предложена динамическая модель управления предприятием с критерием максимума прибыли и с учетом запаздывания платежей по времени выплаты и суммарного относительного экологического ущерба, на основе которой определяются области прибыльности и убыточности.

Разработана методика энергоэкономического анализа транспортных систем, которая представляет собой трехуровневую систему анализа и содержит на каждом уровне комплекс моделей и методов. Результатом первого уровня является определение областей прибыльности и убытка систем транспортирования на основе динамической модели управления производством со стоимостным критерием прибыли. Второй уровень предполагает выбор вида транспорта по энергетическому критерию. Цель третьего уровня совершенствование эксплуатации выбранного энергоэкономичного вида транспорта на основе математического моделирования. Для увеличения скорости расчетов и облегчения принятия решений в условиях больших объемов информации разработана автоматизированная система анализа и выбора вида промышленного транспорта, которая включает в свой состав экспертную систему.

Ключевые слова: виды промышленного транспорта, экономическая эффективность, энергетические затраты, энергоэкономический анализ, моделирование, энергетические критерии, автоматизированная система, экспертная система.

ANNOTATІON

Kіchkіna E.І. Rіse of transport work effectіveness on base power- economіc approach.- Manuscrіpt.

The thesіs a Candіdate's degree of technіcal scіences by specіalіty 05.22.12 - Іndustrіal transport, East Ukraіnіan unіversіty, Lugansk, 2000.

13 scіentіfіc works are presented basіc theoretіcal researches, regulatіons, methods and models of power-economіc analysіs of transport systems and processes.

Power-constіtuent of operatіonal expendіtures for motor-car, raіlway, pіpelіne and conveyor have been determіned. Іt іs a foundatіon for buіlt of the economіcal-mathematіcal models wіth mіnіmum of power for kіnds of іndustrіal transport. Crіterіons of sіmіlarіty and modelіng scales for transport systems have been worked out for generalіzіng іndexes and for separate kіnds of expendіtures. Dynamіc model of management by enterprіse wіth maxіmum crіterіon of profіt has been worked out too. Thіs model іs the base for determіnatіon of the domaіns profіtabіlіty and loss. Methods of power- economіc analysіs of transport systems, automated system of analysіs and selectіon kіnd of іndustrіal transport, whіch іncludes іn іts composіtіon an expert system are presented іn thіs manuscrіpt.

Key words: types of іndustrіal transport, economіc effіcіency, power expendіtures, power- economіc analysіs, modelіng, power crіterіons, automated system, expert system.

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Першочерговою задачею підвищення ефективності використання енергоресурсів і енергії є економія первинної енергії.

Ця проблема особливо актуальна для України, в якій при власному дефіциті енергоресурсів рівень витрачання енергії на одиницю енергії, що випускається в 2-3 рази перевершує середньоєвропейський показник. Досвід показує, що шлях до виходу з енергетичної кризи лежить не в нарощуванні енергетичних потужностей, а в обмеженні споживання і попиту на енергію. Відомо, що заходи, які дозволяють зекономити енергоносії в 3-5 раз дешевше, ніж вартість зекономленого палива. Таким чином, виникає необхідність розробки методів аналізу видів промислового транспорту з позицій енергетичної ефективності та визначення областей їх використання не тільки на підставі вартісних оцінок, але й за енергетичними критеріями.

Актуальність теми. Промисловий транспорт є складовою частиною промислово-господарського комплексу і виконує важливі функції, взаємодіючи з транспортом загального користування і матеріальним виробництвом підприємств, що обслуговуються ним. При цьому стан економіки підприємства відбивається на роботі промислового транспорту, також як і ефективність роботи останнього впливає на загальні економічні показники виробництва. Поліпшення взаємодії транспорту і виробництва необхідне, передусім, для забезпечення найбільш ефективного режиму функціонування підприємств. Від якості транспортного обслуговування багато в чому залежать витрати виробництва і собівартість продукції, що випускається. При економічній ситуації, що склалася в країні особливе значення мають питання економії матеріальних ресурсів. У значній мірі це стосується транспорту, де перевезення вантажів лімітується в багатьох випадках паливними і матеріальними ресурсами. Що стосується паливних і паливно-мастильних матеріалів, то витрати, що забезпечують більш раціональне їх споживання, як правило, в 2-3 рази менше капіталовкладень на їх здобич і доставку до місця споживання.

Важливу роль в виборі оптимальної структури промислової транспортної системи, грає порівняльний аналіз по критерію енергетичної ефективності різних видів транспорту в конкретних виробничих умовах, на основі визначення економічної ефективності кожного їх них. Достовірність грошового відображення реальних явищ і моделей, побудованих на їх основі, залежить від нестійкості грошової одиниці, що вельми актуально для реальної економічної ситуації України. У цих умовах необхідно доповнити економічні моделі новими підходами до відображення реальної дійсності. Таким перспективним підходом дослідження виробничих систем є енергоекономічний метод, який заснований на ефективному поєднанні вартісного і енергетичного опису. Використання енерго-вартісних одиниць вимірювання дозволяє встановити зв'язок між енергетичними витратами на транспортний процес і всіма іншими витратами у вартісному вираженні.

Дисертаційна робота виконана в рамках науково-дослідної теми "ГН-20-97 Створення теоретичних основ енергоентропійного дослідження технології та обладнання приготування, транспортування і спалювання водовугільного палива із різних твердих енергоносіїв України", науковий керівник д.т.н., професор, заслужений діяч науки і техніки Брагін Б.Ф.

Мета і задачі дослідження. Вдосконалення роботи промислового транспорту на основі енергоекономічного методу аналізу та визначення областей раціонального його використання по показниках енергоекономічної ефективності і критерію мінімуму узагальнених енерговитрат.

Для досягнення поставленої мети вирішені наступні задачі:

на основі аналізу структури витрат видів промислового транспорту визначити энергоскладові для кожного виду транспорту;

виробити енергетичні і економічні критерії для порівняння різних видів промислового транспорту;

на основі економіко-математичного моделювання визначити області економічної і енергетичної ефективності використання видів транспорту;

розробити математичні моделі для вдосконалення експлуатації певних видів транспорту;

розробити методику енергоекономічного дослідження на промисловому транспорті;

розробити автоматизовану систему вибору виду транспорту.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в розвитку і доповненні методів оцінки ефективності роботи промислового транспорту та розробці на їх основі методики енергоекономічного аналізу. Яка навідміну від існуючих методик розрахунків ефективності видів промислового транспорту, основується не тільки на вартісних оцінках, а також й на енергетичних. Для чого вперше одержані критерії подібності і масштабів моделювання для порівняння транспортних систем, як по узагальнюючих показниках, так і по приватних критеріях енерговитрат; удосконалена динамічна модель управління виробництвом з критерієм максимума економічної ефективності, що ураховує фактор затримки виплат за часом і допустимий сумарний відносний екологічний збиток, а також модель з критерієм мінімуму енергоскладової; розроблені залежності коректування об'ємів перевезень в умовах нестабільності цін на енергоносії; розроблена автоматизована системи вибору виду промислового транспорту із застосуванням експертної системи.

Практична значення одержаних результатів полягає в підвищенні надійності і оперативності проектных оцінок, а також аналізу видів промислового транспорту на етапі експлуатації для вибору найбільш ефективних і енергоекономічних і вдосконалення їх експлуатації. Розроблені методики енергоекономічного аналізу і автоматизованих розрахунків застосовуються в "ДВАТ НИПКИ Вуглемеханізація", "ВАТ ЛуганськПТІМаш", в "ІОЦ АСУМонтаж" державній корпорації "УкрМонтажспецбуд"; основні положення енергоекономічного методу аналіза транспортних систем використовуються в учбовому процесі Східноукраїнського державного університету (СУДУ).

Особистий внесок здобувача

Розроблені критерії подібності і масштаби моделювання для транспортних систем, як для узагальнюючих показників, так і для окремих витрат (витрати енергії на прокачування для трубопровідного транспорту і витрати на паливо) [5], [6].

Розроблена динамічна модель управління виробництвом з критерієм максимума прибутку, на основі якій визначаються області прибутковості і збитковості [4], [5], [11].

Визначені енергоскладові експлуатаційних витрат для автомобільного, залізничного, трубопровідного і конвейєрного видів транспорту, на основі яких побудовані економіко-математичні моделі з мінімумом енергоскладової для означених видів промислового транспорту [2], [5], [7], [9], [11], [12] .

Запропонований ряд математичних моделей з критерієм мінімуму енерговитрат, що дозволяють найбільш ефективно організувати роботу видів промислового транспорту [1], [3], [12].

Розроблена методика енергоекономічного аналізу транспортних систем для економіко-технологічного рівня [5], [9], [11], [12].

Розроблена автоматизована система аналізу і вибору виду промислового транспорту, що включає в свій склад експертну систему, та методика її використання [10], [13].

Апробація результатів дисертації. Основні положення досліджень і результати роботи були докладені на міжнародних науково-практичних конференціях СУДУ “Університет і регіон”, Луганськ 1996 р., 1997 р, на міжнародній Галузевій науково-технічній конференції “Актуальні проблеми розвитку залізничного транспорту і роль молодих вчених в їх рішенні” м. Ростов-на-Дону, 1998 р., науково-практичної конференції “Промисловий транспорт: наука, виробництво і кадри” м. Луганськ, СУДУ, 1999 р.

Публікації. По темі дисертації опубліковано 7 статей, 5 доповідей ( з них 3 в тезах).

Структура і об'єм дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох розділів і 7 додатків. Повний обсяг дисертації 148 сторінок, 18 ілюстрацій на 19 сторінках, 6 таблиць на 5 сторінках, 7 додатків на 58 сторінках, 114 джерел на 9 сторінках.

У вступі обгрунтована актуальність роботи, визначені цілі та задачі дослідження, методи дослідження, наукова новизна роботи, основні положення, які виносяться на захист.

У першому розділі проведений аналіз економічних особливостей промислового транспорту на сучасному етапі, в умовах нестабільності економіки, дефіциту енергоносіїв, відсутності планування і т.ін.

Проведений огляд і аналіз робіт, присвячених визначенню економічної ефективності, зниженню енергетичних витрат на промисловому транспорті. Ця проблематика представлена в роботах наступних авторів: Д.П. Веліканова, В.Н.Іванова, Б.В. Скворцова, В.І.Ерохова, В.Кунгеліса, П.А.Козлова, В.І. Сорокіна, В.С.Шишкіна, А.В.Мартинова, Ю.Д.Кузнецова, В.І.Дмітрієва, Н.В.Правдіна, В.Я.Негрей, Молярчука, В.Е.Тонкаль і інш.

Досліджені і класифіковані шляхи і методи підвищення енергетичної ефективності промислового транспорту. Приведена порівняльна характеристика енергетики різних видів промислового транспорту і порівняльна оцінка підходів в ресурсозберіганні на промисловому транспорті. Дана загальна характеристика принципів і методів енергоентропійного дослідження транспортних систем. Визначена мета і задачі дослідження.

Другий розділ присвячений розробці методів енергоекономічного аналізу і методиці енергоекономічного аналізу.

Методика енергоекономічного дослідження передбачає розгляд транспортного процесу з точки зору системного підходу, з чітким визначенням всіх рівнів системи і вивченням її функціональних зв'язків.

Метою будь-якого виробничого процесу, є отримання прибутку. Досягнення цієї мети можливе шляхом зменшення сумарних витрат, що впливає на збільшення рентабельності підприємства. Причому, при певних умовах може мати місце такий перерозподіл витрат, при якому деяке збільшення в одній області може дати значну економію в іншій і загалом за системою. При цьому сумарний (синерегетичний) ефект від оптимізації всього процесу за рахунок системного підходу може значно перевищувати прибуток від локальної оптимізації окремих операцій або видів робіт. Для того, щоб виявити можливості зменшення витрат, необхідно вибрати оптимально можливий метод управління матеріальними, інформаційними і енергетичними ресурсами. Ці задачі вирішує логістика - наука про управління матеріальними, інформаційними потоками, з метою отримання найбільшого прибутку.

Для практичного здійснення принципів логістики необхідно вирішити технічні, технологічні, економічні і математичні проблеми. Розглядаючи логістичні системи на промисловому транспорті з позицій системного аналізу і енергоекономічного підходу необхідно враховувати рух не тільки матеріальних і інформаційних потоків, але і енергетичних на трьох рівнях: фізичному, технологічному і економічному (рис. 1).

Такий підхід до розгляду системи транспортування на трьох рівнях: економічному, техніко-економічному і технологічному, з обов'язковим дослідженням енергетичного потоку був запропонований А.В.Мартиновим як енергоентропійний метод дослідження транспортних систем з подальшим розвитком і поєднанням методів термодинаміки, теорії подібності і моделювання, ймовірно-статистичних методів, варіаційних методів механіки і економіко-математичних методів. З цих позицій, енергоентропійний підхід можна розглядати як складову частину логістики. Енергоекономічний аналіз, що поєднує методи критеріального аналізу, економіко-математичні методи, ймовірно-статистичні методи, функціонально-вартісний аналіз, методи автоматизації проектування і аналізу систем, є розвитком енергоентропійного методу дослідження транспортних систем і його складовою частиною на технологічному і економічному рівнях. Крім економічного порівняння транспортних систем, енергоекономічний підхід визначає зв'язок технологічних показників функціонування систем з економічними, з урахуванням критеріїв енергетичної ефективності.

Показником, що оцінює енергоефективність транспортної системи є мінімум приведених енергозалежних витрат при визначеній оптимальній економічній ефективності.

Таким чином, енергоекономічний аналіз передбачає, стадійність виконання дослідження (за принципом "зверху-вниз"), якій відповідає наступна трьохрівнева система моделей:

1. Моделі першого рівня - динамічні моделі управління виробництвом з вартісним критерієм, що визначається як різниця між результатом транспортної роботи і витратами на цю роботу; з визначенням основних організаційно-економічних показників функціонування транспортної системи, які уточнюються на подальших стадіях моделювання, і областей прибутковості і збитковості.

2. Моделі другого рівня - визначення впливу окремих витрат, в цьому випадку енергозалежних витрат на ефективність транспортного процесу, шляхом визначення енергетичної складової в загальному складі витрат і визначення енергетичних критеріїв.

3. Моделі третього рівня - вдосконалення режимів експлуатації видів транспорту з мінімізацією енергетичних витрат. До числа таких моделей потрібно віднести: моделі мінімізації холостих пробігів, відстаней; оптимізації експлуатації транспортних засобів вибраного на попередніх етапах виду транспорту і їх кількості; коректування об'ємів транспортної роботи в зв'язку зі змінами цін на енергоносії; визначення оптимальної структури парку транспортних засобів і т.п.

В умовах становлення ринкових відносин, нестабільності цін, дефіциту грошової маси і т.п., складність моделювання діяльності підприємства полягає в тому, що суми грошових коштів за виконану роботу поступають, як правило, із запізненням (зсувом) за часом. Отже, статичні моделі не можуть відображати весь спектр умов діяльності системи. Моделями, що відображають зворотний зв'язок, тобто вплив функціонування підприємства в попередні періоди на його діяльність в поточному періоді є динамічні моделі. Ця вимога повинна бути відображена в структурі економічних моделей у вигляді фінансово-грошових взаємовідносин між економічними категоріями об'єкта. Моделі такого типу є новими для економіки нашої країни. Основний принцип таких моделей в обліку зворотного зв'язку "ресурси-виконана робота", тобто залежність між ресурсами підприємства в даний період і надходження платежів за виконану роботу в попередніх періодах. Крім того, запропонована модель містить як параметр допустимий сумарний відносний екологічний збиток. Введення цього параметра в загальну структуру витрат передбачає відшкодування екологічних збитків і сплату штрафів не з прибутку підприємства а за рахунок ціни транспортної роботи. Такий підхід стимулює використання найбільш енергоекономічних видів транспорту і енергозберегаючих технологій.

Для порівняння систем транспортування на першому етапі енергоекономічного аналізу, як критерій вибирається вартісний критерій, як різниця між виручкою від реалізованої роботи і витрат. Інакше кажучи, - прибуток, який визначається залежністю

Де вартість погашення кредиту в період n, взятого в період n-1;

- процентна ставка при поверненні кредиту;

- витрата електроенергії на невиробничі цілі;

- витрата палива на невиробничі цілі;

- орендна плата за період n;

- вартість основного обладнання, будівель і споруд відповідно;

- індекси амортизаційних відрахувань на основне обладнання і будівлі і споруду в період n відповідно;

- вартість послуг зв'язку;

Uдоп - допустимий сумарний відносний збиток;

- заробітна плата обслуговуючого персоналу.

Можливість підприємства придбати всі необхідні для виробничого процесу матеріальні ресурси, сплатити труд персоналу, зробити відрахування на компенсацію витрачених основних фондів підприємства, сплатити постійні витрати, сплатити позабюджетні фонди відображає рівняння



де - об'єм виконаної транспортної роботи в період n;

- власні резервні фінансові кошти підприємства, які можуть бути використані в період n;

- сума отриманих кредитів, які повинні гаситися в період n;

- оплата виконаної в період n-r транспортної роботи, отримана в період n;

- те ж від частини виконаної роботи в період n отриманої в той же період;

- питома вага транспортної роботи, призначеної періодом n-r, оплата за яку призначується періодом n;

- питома вага транспортної роботи, призначеної періодом n і оплаченої в той же період;

Ц - ціна 1 ткм;

m - число періодів, за які буде отримана оплата за транспортну роботу.

При Pb < 0 система з розгляду віддаляється, а для систем з Pb > 0 проводиться ранжування. Так, як дана модель є динамічною і враховує грошовий потік в різні періоди діяльності підприємства, то для вартісної оцінки результатів можуть використовуватися базисні, прогнозні або розрахункові ціни. Під базисними розуміють ціни, що склалися для певного виду транспорту на даний період і вважаються незмінними протягом усього періоду, що розглядається. Для прогнозних цін майбутня вартість визначається

де FV - майбутня вартість, PV - теперішня вартість, Е - ставка дисконту. З розглянутої задачі витікає задача визначення областей прибутку і збитковості. Суть якої складається в зіставленні валової виручки Вв з валовими витратами Ви. Аналіз кривих валової виручки і валових витрат (мал. 1) показує, що є значення об'єму перевезень, при якому підприємство буде мати нульовий прибуток, при зменшенні цього об'єму Xo підприємство буде терпіти збитки, при зростанні об'єму перевезень - прибуток буде збільшуватися.

Валовий прибуток Р(х) визначається

де валові витрати визначаються як сума постійних і змінних витрат для об'єму перевезень Х

Валовий прибуток є добуток виконаного об'єму перевезень на ціну 1 ткм. Тоді області прибутку і збитку, а також точка беззбитковості визначаються таким чином (мал. 2).

Аналізуючи такого роду графіки для різних транспортних систем, визначаються області застосування видів транспорту, в залежності від передбачуваного об'єму перевезень. Крім того, виведена залежність, що характеризує беззбитковість транспортного процесу при певному об'ємі перевезень X(n).

Для області збитку Рв<0, нерівність, що характеризує збитковість:



Для Рв >0 нерівність має вигляд

Складність техніко-економічних розрахунків при зміні витрат на продукцію, що визначаються фізичними і економічними зв'язками, зумовлює застосування методів фракційного аналізу, зокрема - методу подібності. Суть якого, зводиться до того, щоб велике число початкових (натуральних) змінних об'єднується в значно менше число безрозмірних (комплексів), званих критеріями подібності. Аналіз задачі, в якій незалежними змінними виступають критерії подібності, має ряд важливих переваг: по-перше, число змінних меншає, що полегшує розрахунок, по-друге, аналіз стає більш ясним і наочним, оскільки критерії подібності визначають внутрішні зв'язки між початковими натуральними величинами, по-третє, з'являється можливість отримувати вельми загальну залежність на основі обмеженого числа приватних рішень.

Вартість перевезення тим або іншим транспортним засобом можна представити функцією декількох параметрів

(1)

де L - довжина транспортування, м; П - продуктивність за час експлуатації, Н/т; Сэ - питома вартість енергії на транспортування вантажу, гр/вт; N - потужність, що затрачується на транспортування вантажу, Нм/с; Э - витрати енергії на транспортування вантажу за час експлуатації транспортного засобу, Дж; Т - термін служби транспортного засобу, років; М - маса транспортної системи, кг.

Після перетворення вираження до неявного вигляду

На основі -теореми визначені чотири критерії подібності в безрозмірному вигляді

Щоб процеси, що порівнюються були подібні необхідно, щоб співвідношення відповідних критеріїв подібності були рівні 1, тобто

де індекс б - означає базовий варіант, п - що проектується.

На базі співвідношення (3), побудовані індикатори подібності для систем і процесів, що розглядаються

З отриманих індикаторів подібності, після перетворень, що складаються з взаємних підстановок значень масштабів моделювання, отримана безрозмірна величина, яка служить узагальненим критерієм ефективності

Дане співвідношення дозволяє оцінювати ефективність транспортних систем на основі порівняння основних показників, що характеризують транспортний процес. При рівності загальних частин, системи еквівалентні по своїй ефективності. У разі нерівності, коли значення лівої частини більше, показники ефективності порівнювальних величин, що стоять в чисельниках і визначають масштаби моделювання, виявляються нижче базових.

У ТРЕТЬОМУ розділі визначені критерії енергоефективності транспортних процесів і запропонований ряд економіко-математичних моделей, що оптимізують експлуатацію обраного виду транспорту з точки зору енергоекономічності.

де Цt - ціна 1т/км в t-ому періоді, грн. Вt - об'єм перевезень в t-ом періоді; Кпу, Кпс, Кгр, Кср - капітальні витрати на постійні пристрої, в рухомий склад, у вантажну масу і пов'язані із збереженням вантажу в t-ому періоді, грн.; З, Этэ, Сот, Сар, См, П - зарплата (основних робітників і додаткових), витрати на енергію, відрахування різного роду, річні відрахування на амортизацію, витрати на матеріали, інші витрати в t-ому періоді, грн.; Лt- ліквідаційне сальдо в t-ому періоді, грн. Pt, Kt, Еt, - відповідно результати, капітальні витрати, експлуатаційні витрати в t-ому періоді експлуатації транспортної системи; Еt - коефіцієнт дисконтування витрат.

На даному етапі визначається найбільш ефективний варіант з позицій енергоефективності. Для визначення впливу окремих видів витрат на результуючу величину економічного ефекту (в моделях другого рівня), суму експлуатаційних витрат можна представити як адитивну функцію, що складається з окремих параметрів, помножених на відповідні “ваги”, що отримуються за допомогою експертного методу. Тобто, якщо експлуатаційні витрати Сэ представити у вигляді суми різних експлуатаційних витрат Сі (кількість, яких залежить від виду транспорту, що досліджується )

то після скорочення обох його частин на розмірність питомої вартості енергії, приходимо до розмірності енергії, що визначає розмірність цільової функції. Тоді цільова функція перетворюється до виду

де Ээн - оцінка еквівалента енергії, витраченої на транспортно-перевізний процес;

Эі - оцінка і-ї складової еквівалента енергії, зумовлена витратами на транспортування вантажу:

де к - кількість витрат, пов'язаних з витратою енергії.

З урахуванням останнього співвідношення залежність (4) перетворюється до вигляду

Визначаючи вплив окремих параметрів на результуючу величину економічного ефекту, в цьому випадку витрат на паливо, електроенергію, паливно-мастильні матеріали методом, викладеним вище, отримані оцінки енергетичного еквівалента витрат на транспортний процес для різних видів транспорту. Наприклад, для залізничного транспорту

Тут чисельники доданків в дужках являють собою витрати на транспортний процес даного виду транспорту, виражені через техніко-економічні показники, знаменник - енергозалежні витрати; Сэн питома вартість енергії. Перший співмножник правої частини отриманого вираження визначає приведені сумарні енерговитрати на функціонування даного виду транспорту, що обумовлює вибір цього співвідношення як критерій ефективності для моделі другого рівня

Аналогічні залежності були встановлені для інших видів транспорту.

Для автомобільного:

Для трубопровідного:

Для конвейєрного:

У моделях 2-го рівня встановлюється залежність економічних показників ефективності від енерговитрат. По кожному з варіантів, що розглядаються визначається передбачувана витрата палива і енергії. Встановлюється зв'язок технологічних параметрів з економічними показниками. Задача другого етапу енергоекономічного аналізу формулюється таким чином

При

Методи критеріального аналізу доцільно застосовувати як при порівняльному аналізі сумарних витрат різних видів транспорту, так і при порівнянні окремих складаючих витрат одного виду транспорту, але різних типів засобів транспортування.

Так, наприклад, для гідротрубопровідного транспорту були отримані критерії подібності по видах витрат. Витрати на трубопровід складаються

Де Зтр - витрати безпосереднє на трубопровід з урахуванням вартості монтажу, Зж - витрати на циркулюючу рідину, Зпр - витрати на енергію для прокачування, Знм - витрати насосно-моторних установок. Кожний вид витрат залежить від конкретних фізичних величин. Для гідротрубопроводу такими величинами є: витрата рідини в кілограмах в секунду, її тиск, температура, довжина трубопровода, діаметр труби, характеристики міцності матеріалу для неї, гідравлічний опір системи, щільність рідини, вартісні і продуктивні характеристики трубопроводу, рідини, насоса, електроенергії і т.д. Так витрати енергії на перекачування маси вантажу можна виразити як функцію від декількох змінних

де Сэ-питома вартість електроенергії (Вт/гр), Т-термін експлуатації (років), N-потужність прокачування (Вт), L-довжина гідротрубопроводу (м), - щільність рідини (т/м3), h - гідравлічний опір (Па), M- маса вантажу (кг). Після відповідних обчислень і перетворень отримані наступні критерії

.

Звідки масштаб моделювання для витрат енергії на перекачування:

Результатом третього етапу енергоекономічного аналізу є оптимізація структури парку вибраного виду транспорту, умов експлуатації і т.і. Причому, для кожного конкретного випадку, формування математичних моделей цього рівня відбувається індивідуально. Визначаючим є мінімум енерговитрат.

Загальною задачею для всіх видів транспорту є задача коректування об'ємів перевезень в зв'язку зі змінами цін на енергоносії.

З урахуванням позначень, приведених вище, величина коректованого об'єму перевезень в умовах зміни цін на електроенергію виражається наступною залежністю

З урахуванням зміни цін на паливо:

Для розв'язання проблеми визначення виду транспорту і кількості транспортних засобів по двох параметрах: об'єму перевезень і дальності перевезень запропонована наступна економіко-математична модель.

Для кожного виду транспорту визначається функція потреби Q(Lі, Uі) у використанні, розділивши дальність перевезень і об'єми перевезень на діапазони. Повна потреба в транспортних засобах для виконання всього об'єму робіт

де n - кількість діапазонів відстаней; m - кількість діапазонів об'ємів перевезень.

Добуток кількості транспортних засобів (Nk(іj)) на кожному діапазоні на середню продуктивність (Пk(іj)) для к-го виду транспортних засобів на цих діапазонах дає потребу к-го виду транспорту на і-тому діапазоні відстаней і на j-тому діапазоні об'ємів перевезень.

Враховуючи вищесказане і приймаючи за критерій мінімум енерговитрат, задача формулюється таким чином:

,

де g - індекс витрат; G1 - кількість енергозалежних витрат; G - загальне число витрат.

У ЧЕТВЕРТОМУ розділі на основі енергоекономічного аналізу транспортних систем зроблений порівняльний аналіз базового виду транспорту (автомобільного) для транспортування породи у відвал ЦЗФ “Самсоновська” з альтернативними видами промислового транспорту (гідротранспортом і стрічковим конвейєром) і описана автоматизована система розрахунків.

Складність моделей, великий об'єм початкових даних, необхідність проведення багатоваріантних розрахунків і урахування зміни і взаємовпливу окремих параметрів моделей привели до необхідності розробки і створення комплексної обчислювальної системи проведення таких розрахунків. Розроблена автоматизована система дозволяє в діалозі з користувачем (економістом, інженером) проводити введення, відбір і систематизацію необхідних початкових даних, виконувати на його вимогу необхідний набір обчислень, з представленням результатів у вигляді, зручному для сприйняття і подальшого аналізу, забезпечувати інтерпретацію отриманих результатів і провести, у разі необхідності, оптимізаційні розрахунки на моделях. Система складається з декількох підсистем.

До числа підсистем прийняття рішень потрібно віднести підсистему генерації і вибору варіантів рішень і підсистему аналітичних розрахунків на математичних моделях, до числа обслуговуючих - підсистеми ведення діалогу, збору і систематизації початкових даних, відображення результуючої інформації.

З використанням енергоекономічної методики і автоматизованої системи розрахунків був проведений аналіз, розрахунок основних економічних, техніко-економічних показників, енергетичних складових для автомобільного, трубопровідного транспорту і стрічкового конвейєра. Початкові дані для аналізу представлені в табл. 1.

На основі критеріального підходу отримані масштаби моделювання, зроблений аналіз базового і альтернативних видів промислового транспорту. Проведений аналіз зміни структури витрат на вантажні перевезення по видах промислового транспорту. Визначені області раціонального використання видів транспорту, що розглядалися.

Таблиця 1 Основні показники транспортного процесу по видах транспорту

№ п\п	Основні показники транспортного процесу		Гідротрубопровід	Автомобільний	Стрічков. конвейєр
1	Річний об'єм доставки породи, т	Пг	2.25	2.25	2.25
2	Довжина транспортування, м	L	2550	2800	1900
3	Потужність одночасно. прац-х спожив. Вт106	N0	0.953	0.234	0.512
4	Встановлена потужність, Вт106	Nу	2.27	2.16	1.34
5	Маса установки, кг 105	М	12.08	3.85	1.45
6	Термін служби, років	Т	15	15	15
7	Загальні витрати, тис гр.	Со	19.835	30.266	6.1983
	Капітальні, тис гр.	ДО	16.222	25.872	5.0463
	Експлуатаційні, тис. гр.	Э	3.613	4.394	1.152
8	Вартість енергії	Сэ	1.5	1.7	1.5
9	Витрата енергії Мвт-ч105	Эт	2.01	3.56	1.45

Масштаби моделювання транспортних систем для трубопровідного і автомобільного транспорту

Мс Мсэ Мп МL Мм МN Мт

0.86 0.88 1.0 0.91 3.13 1.9 1.5

Масштаби моделювання транспортних систем для трубопровідного і стрічкового конвейєра:

Мс Мсэ Мп МL Мм МN Мт

3.2 0.88 1.0 1.34 8.33 4.07 1.0

Масштаби моделювання транспортних систем для автомобільного і стрічкового конвейєра:

Мс Мсэ Мп МL Мм МN Мт

3.12 0.88 1.0 1.0 1.6 0.39 1.5

У ході розрахунку параметрів і техніко-економічних показників видів транспорту була використана автоматизована система вибору транспорту, з елементами експертної системи. Вироблені розрахунки показали перевагу стрічкового конвейєра в порівнянні з базовим (автомобільним) і альтернативного трубопровідного для даних конкретних умов.

ВИСНОВКИ

Запропонований в роботі енергоекономічний підхід до аналізу промислового транспорту дає можливість порівняння транспортних систем не тільки з позицій вартісного виразу економічної ефективності, але і з позицій енергетичної економічності, що актуально для даної економічної ситуації, зумовленої характерними для неї особливостями, зокрема енергетичною кризою.

Методика енергоекономічного аналізу являє собою трьохрівневий комплекс методів і економіко-математичних моделей. На першому рівні проводиться ранжування видів транспортування вантажу по вартісних показниках і визначення областей прибутковості і збитку, на другому рівні визначається вплив окремих складових в системі експлуатаційних витрат на результуючу величину економічного ефекту, зокрема енергетичної складової, що дозволяє оцінювати ефективність транспортних процесів не лише за вартісними показниками, а й за енергетичними. Для третього рівня розроблений ряд оптимізаційних моделей для певного виду промислового транспорту по критерію мінімуму енерговитрат, що дає можливість більш удосконалити експлуатацію певних видів промислового транспорту з урахуванням конкретних умов.

На основі енергетичних складових витрат для автомобільного, залізничного, трубопровідного і конвейєрного видів транспорту розроблені енергетичні критерії для моделей другого рівня енергоекономічного аналізу, що являють собою частки витрат енергії в загальній масі експлуатаційних витрат. На основі отриманих розрахунків визначені області раціонального застосування видів промислового транспорту для дальності перевезень до 30 км. Дослідження показали, що в умовах дефіциту енергоносіїв, зростання цін на них і дефіциту грошової маси в країні частка енергозалежних витрат в загальній структурі витрат збільшується (для автомобільного промислового транспорту таке зростання склало 20%, для трубопровідного 10%, для стрічкових конвейєрів 8.9%)

На етапі проектного аналізу, коли є лише основні характеристики транспортно-технологічного процесу доцільно застосування як методу енергоекономічного аналізу критеріальний метод теорії подібності. На основі цього методу були отримані масштаби моделювання і критерії порівняння транспортних систем, що дозволяють проводити порівняльний аналіз на безрозмірному рівні. Для трубопровідного і автомобільного Мс=0.86, для трубопровідного і стрічкового Мс=3.2, для автомобільного і стрічкового конвейєра Мс=3.12. Крім загальних критеріїв порівняння транспортних систем, отримані порівняльні критерії для окремих видів витрат, зокрема витрат енергії на прокачування в різних системах гідротрубопроводу.

На третьому рівні енергоекономічного аналізу вирішена задача коректування об'ємів перевезень в зв'язку зі змінами цін на енергоносії, що робить розроблену динамичну модель управління підприємством більш мобільною в умовах нестабільності цін; розробдена модель вибору кількості і типу транспортних засобів по двох параметрах: дальності перевезень і об'ємів перевезень, а також модель оптимізації структури парку для автомобільного транспорту і задача вибору оптимального маршруту за мінімумом енерговитрат.

Розроблена автоматизована система аналізу і вибору виду промислового транспорту з елементами експертної системи, яка дозволяє економити час, трудові витрати і більш точно оцінювати системи, що досліджуються.

Розроблені і впроваджені методика енергоекономічного аналізу і методика автоматизованого вибору виду транспорту.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Арзика С., Брагин Б.Ф., Кичкина Е.И., Мартынов А.В. Применение статистического подхода при оценке влияния изменения параметров внешних факторов на расход топлива автотранспортного средства // Вестник Восточноукраинского государственного университета. - изд-во ВУГУ, Сер. Транспорт.- 1996.- с.95-101 (здобувачем визначені коефіцієнти для кореляційної функції витрат палива ).

2. Кичкина Е.И. Энергоэнтропийное исследование транспортных систем. //Вісник СУДУ. -1998.- N1(11).- с.176-179.

3. Кичкина Е.И. Оптимизация работы автомобильного промышленного транспорта в моделях энергоэкономического анализа.// Вісник СУДУ.-1998. -N4(14), - с.177-179.

4. Кичкина Е.И., Кичкин А.В. Определение вероятностного ущерба в транспортных системах массового обслуживания.//Збірник наукових праць СУДУ, - Луганськ. - 1998. - с.111-115. (здобувачем зроблено визначення відносного допустимого збитку від екологічних катастроф у транспортних системах).

5. Брагин Б.Ф., Мартынов А.В., Кичкина Е.И. Совершенствование тран-спортного процесса на основе энергоэкономического анализа.// Вестник ВУГУ. -1999. - N2(18). - с.163-170. (здобувачем виконана розробка вартісних та енергетичних критеріїв та моделей енергоекономічного аналізу ).

6. Кичкина Е.И. Критериальный метод определения рационального вида транспорта.//Сб. научных трудов ВУГУ. - Луганск.-1999. - с.125-127.

7. Кічкіна О.І. Критерії енергоефективності в моделях енергоекономічного аналізу транспортних процесів.// Вісник Східноукр. Держ.ун-ту. - 2000. -№ 2. - с. 73-77.

8. Сравнительный анализ состояния и путей повышения эффективности энергетики транспорта в стране и за рубежом / Кичкина Е.И.; Восточноукр. гос. ун-т. -Луганск,1996.-21с.:10назв.- Рус.- Деп. в ГНТБ Украины.

9. Кичкина Е.И. Методика энергетического анализа на транспорте// Мат-лы международной научно-практической конференции "Университет и регион". -Луганск: изд-во ВУГУ.- 1997. - с.151-153.

10. Кичкина Е.И. Применение экспертных систем для выбора эффективного вида транспорта при наличии трудноформализуемых факторов.//Мат-лы международной научно-практической конференции "Университет и регион". - Луганск: Изд-во ВУГУ. - 1997. - с.153-155.

11. Брагин Б.Ф., Кичкина Е.И. Методика энергоэкономического анализа функционирования транспортных систем.//Мат-лы международной научно-практической конференции "Университет и регион". -Ч.1. - Луганск: Изд-во ВУГУ. - 1998. -С.70-72. (розробка методики енергетичного аудіту транспортних підприємств).

12. Брагин Б.Ф., Мартынов А.В., Кичкина Е.И. Методика энергоэнтропийного исследования.//Материалы отраслевой научно-технической конференции "Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта и роль молодых ученных в их решении". -Ростов-на-Дону. -1998. - с.235-237. (здобувачем виконана розробка основних положень енергоекономічного аналізу).

13. Кичкина Е.И. Система автоматизированного выбора вида транспорта. //Материалы отраслевой научно-технической конференции "Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта и роль молодых ученных в их решении". - Ростов-на-Дону.-1998. -с.238-240.

Размещено на Allbest.ru

...