Проектирование оптимальной структуры строительных машин при перевозке нерудных строительных материалов

Министерство Общего и профессионального образования Российской федерации

Ярославский Государственный Технический Университет

Кафедра менеджмента

Курсовая работа

защищена с оценкой

Руководитель

Несиоловская Т.Н.

__________________

Курсовая работа по дисциплине "Логистика".

Управление материальными потоками в сфере производства и потребления.

Проектирование оптимальной структуры строительных машин при перевозке нерудных строительных материалов.

Работу выполнила

студент группы ЭХМ-40

Тарасова Ю.В._________

20.12.97.

ЯРОСЛАВЛЬ 1997г.

РЕФЕРАТ

25 с., 4 рис., 16 табл., 3 библ.

ТРАНСПОРТНАЯ СЕТЬ, НЕРУДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ОБЪЕКТЫ, ПОТОК, ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА, МАССОВОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ, ПРИВЕДЕННЫЕ ЗАТРАТЫ,ОПТИМАЛЬНАЯ СТРУКТУРА, СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ.

Объектом исследования являются перевозки нерудных строительных материалов из пунктов производства в пункты потребления.

Цель работы: определение системы оптимального управления перевозками нерудных строительных материалов.

В процессе работы проводились экспериментальные наблюдения, обработка исходных данных, расчеты параметров управления потоками транспортных средств с применением ПЭВМ “Искра 1030.11”.

В результате проведенных исследований разработана оптимальная структура системы строительных и транспортных машин. Эффективность проверялась по приведенным удельным затратам.

Составленная методика может быть использована для определения оптимальных материальных потоков (сыпучих материалов) вероятностных условиях производства.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................................................................

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.................................................................................................................................

2. РАСЧЕТ НЕОБХОДИМЫХ ПАРАМЕТРОВ............................................................................................

2.1. Определение локальных стоимостей перевозок......................................................................

2.2. Определение кратчайшего расстояния в транспортной сети............................................

2.3. Решение задачи прикрепления пунктов производства к пунктам потребления (транспортная задача)...............................................................................................................................................................................................

2.4. Определение количественного состава транспортных средств.....................................

2.4.1. Маршрут Е₂ Е₁₀ .................................................................................................................................

2.4.2. Маршрут Е₃ Е₁₁ .................................................................................................................................

2.4.2. Маршруты Е₁ Е₁₀ иЕ₁ Е₁₁ .................................................................................................................

2.5. Определение оптимального потока материалов в сети......................................................

2.5.1. Расчет пропускных способностей ребер транспортной сети............................................

2.5.2. Определение потока минимальной стоимости (задача Басакера-Гоуэна)....................

2.6. Построение графика перевозки нерудных материалов.......................................................

ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................................................................................................................................

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.....................................................................................

ПРИЛОЖЕНИЯ....................................................................................................................................................

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время логистика выступает как научное направление, которое играет ведущую роль в рационализации и автоматизации производства. Эта наука охватывает вопросы снабжения предприятия сырьем, материалами, полуфабрикатами, организацию сбыта и распределения, то есть осуществляет транспортировку готовой продукции.

Логистика базируется на кибернетике, исследовании операций, теории систем, экономической теории, экономике отрасли и др.

Основной целью логистики является рациональное управление материальными потоками для удовлетворения спроса и доставки грузов точно в срок. Парадигма логистики: нужный товар нужного качества в нужном месте и в нужный срок. Концепция логистики - построение интегрированных логистических систем начиная от этапа проектирования до утилизации вторсырья и отходов.

Суть данной курсовой работы заключается в выработке оптимального решения для доставки нерудных строительных материалов на объекты строительства с минимальными затратами на доставку и с минимальными потерями времени. По ходу выполнения курсовой работы встает вопрос о решении комплекса взаимосвязанных задач, результаты каждой из которых является исходными данными для следующих.

Необходимо решить следующие задачи:

1. Найти кратчайшие пути в транспортной сети.

2. Закрепить пункты назначения за пунктами отправления.

3. Определить оптимальный состава транспортных средств, использующихся для перевозки строительных материалов.

4. Определить поток ресурсов минимальной стоимости.

Все эти задачи являются актуальными для любого типа производства, особенно в условиях новой, рыночной экономики, когда (по данным статистики в настоящее время около 2% времени затрачивается на производство продукции и 85% на ее транспортировку к месту назначения. ) время и стоимость доставки продукции потребителям непосредственно влияет на экономические показатели эффективности работы предприятия.

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Имеются три карьера с песком (пункты Е₁ , Е₂ и Е₃ ). Из этих карьеров песок через ряд промежуточных пунктов Е₄ -Е₉ направляется на строящиеся дороги (пункты Е₁₀ , Е₁₁ ). Транспортная сеть(схема 1), по которой производится перевозка, представляет собой неориентированный граф G=(Е, е), где Е - вершины графа, соответствующие конечным и промежуточным пунктам перевозки, а е — ребра, соединяющие вершины графа, в данном случае — дороги, по которым перевозятся нерудные строительные материалы.

Пункты отправления (т.е. карьеры) обслуживаются экскаваторами с базы механизации, каждый из которых имеет определенную производительность.

Песок с карьеров на строящиеся дороги перевозится с помощью автосамосвалов, которые имеются на автотранспортном предприятии.

Над ребрами указаны расстояния между соседними узлами (км); объемы песка в пунктах отправления и потребность в нем в пунктах назначения приведена в таблице 1.

Задача состоит в том, чтобы закрепить пункты отправления за пунктами назначения, определить оптимальный количественный и качественный состав автосамосвалов, которые перевозят требуемый объем песка с карьеров на объекты строительства, и составить почасовой график работы этих автосамосвалов.

Таблица 1. Объемы ресурсов и потребностей в них

(1)

В таблице 2 представлены типы и некоторые характеристики экскаваторов, работающих на карьерах 1-3.

Таблица 2. Характеристики экскаваторов

Для перевозки песка используются имеющиеся на АТП автосамосвалы с грузоподъемностью 7, 10, 27тонн.

Схема 1. “Транспортная сеть с ограниченными пропускными способностями”.

2. РАСЧЕТ НЕОБХОДИМЫХ ПАРАМЕТРОВ

2.1. Определение локальных стоимостей перевозок

Задача заключается в определении стоимости перевозки 1 м³ песка на расстояние, соответствующее длине каждого ребра.

Стоимость транспортировки 1 м³ песка на 1997 год в долларах США определяется по формуле:

Сij = (С(l) * 1,02 * 1,57 * 7500*r) / 6000; (2)

где С(l) — тарифная плата за перевозку 1 тпеска на 1 км., руб. Она является переменной величиной и зависит от расстояния Lij (таблица 2);

r — плотность песка (1.6 т/м³ ).

Прочие сомножители являются поправочными коэффициентами, которые учитывают изменение величины тарифной платы вследствие инфляции и влияния рыночных факторов.

Таблица 3 Тарифная плата за перевозку 1 т. груза

Рассчитываем стоимость перевозок исходя из расстояний, указанных на ребрах транспортной сети:

Таблица 4. Локальные стоимости перевозок.

2.2. Определение кратчайшего расстояния в транспортной сети

Задача заключается в нахождении ребер, соединяющих каждый пункт отправления с каждым пунктом назначения и имеющих минимальную суммарную длину.

Задача решается составлением минимального дерева-остова.

Алгоритм, в конечном счете, сводится к перебору последовательно всех возможных вариантов пути и выбору из них кратчайшего.

Расчет кратчайшего пути производится по формуле:

Uj=(Ui+Lij),

где Uj - кратчайшее расстояние до текущего пункта j,км;

Ui - кратчайшее расстояние до предыдущего пункта i,км;

Lij - расстояние между i и j пунктами,км.

В результате решения этой задачи мы получили набор из 6 кратчайших маршрутов, соединяющих между собой все пункты отправления и все пункты назначения.

Ниже, в таблице 5, представлены эти маршруты с указанием промежуточных пунктов, через которые они проходят, и общей длины маршрута.

Таблица 5. Кратчайшие маршруты в транспортной сети

Схема 2.Графическое изображение найденных кратчайших путей в сети

2.3. Решение задачи прикрепления пунктов производства к пунктам потребления (транспортная задача)

Целью транспортной задачи является нахождение наиболее рационального способа распределения ресурсов, находящихся в пунктах отправления, по пунктам назначения, с учетом стоимости доставки ресурсов.

Исходные данные для решения транспортной задачи представляют собой матрицу. В клетках этой матрицы сверху указаны стоимости (Cij) перевозки 1 м³ груза из i-го пункта отправления в j-й пункт назначения, а в нижней части клеток будут показаны объёмы перевозок по этому маршруту (Xij).

Целевая функция транспортной задачи заключается в минимизации общей стоимости всех перевозок:

F =® min

Ход решения задачи:

1. Приводим исходную матрицу (вычитаем из Сij каждой строки минимальное значение Сij в этой строке; затем для столбцов, в которых нет ни одного нуля, из каждого Сij в столбце вычитаем минимальное Сij).

2. Проводим первичное распределение потока ресурсов по клеткам с нулевой стоимостью и закрываем столбцы и строки.

3. Поскольку распределение оказалось неоптимальным, т.е. не все столбцы оказались закрытыми, проводим преобразование: выбираем минимальное Cij среди клеток, стоящих на пересечении открытых столбцов и открытых строк, и вычитаем это значение Cij из значений Cij открытых столбцов и прибавляем его к Cij закрытых строк. Перераспределяем поток

4. Распределение все еще не оптимально, но появилась цепочка, т.е. последовательность клеток с Cij, равным последовательно 0®0*®0’. Переносим 35 единиц потока вдоль цепочки. Перераспределяем поток , и получаем оптимальную матрицу.

Стоимость перевозок, соответствующая оптимальному плану, равна

C= 43000*6,08 + 5000*5,28 + 22000*7,71 + 35000*5,28 = 642260 долл..

Оптимальные объемы перевозок, полученные в результате решения транспортной задачи:

Е₁ Е₁₀ = 43000 м³

Е₁ Е₁₁ = 5000 м³

Е₂ Е₁₀ = 22000 м³

Е₃ Е₁₁ = 35000 м³

Схема 3. Маршруты перевозок песка от каждого карьера до каждого пункта назначения.

2.4. Определение количественного состава транспортных средств

2.4.1. Маршрут Е₂ Е₁₀

Рассмотрим маршрут Е₂ Е_10. Он представляет собой одноканальную замкнутую систему массового обслуживания с вызовом из одного источника.

Расстояние между пунктами 37 км.

Необходимые формулы для расчетов:

T_ц = t_ож + t_погр + 2L*60/v_ср + t_м + t_разг (1)

T_ц - продолжительность цикла автосамосвала, мин.

T_ож - время ожидания, мин.

T_погр - время погрузки, мин.

L - расстояние между пунктами, км.

v_ср - средняя скорость автосамосвала, км/ч (50 км/ч).

T_м - время маневрирования, мин.

T_разг - время разгрузки, мин.

Количество автосамосвалов определяется по формуле

m1 = t_ц / t_погр (2)

Эта формула применима в том случае, если автосамосвалы подаются под загрузку равномерно, а продолжительность погрузки имеет незначительные отклоненияот среднего значения tц.

В реальной ситуации величины являются случайными и зависят от множества факторов, определяемых работой в забое и транспортными условиями. В результате этого в некоторые моменты времени возникнут простои экскаватора или автосамосвалов, что приведет к нарушению согласованной работы.

Поэтому для расчета машин применяется дополнительная формула:

m2 = Пэ/Па (3)

Коэффициент ожидания (загрузки) определяется по формуле

(4)

Таблица 6. Продолжительность погрузки автосамосвалов.

Оптимальный комплект машин выбирается из различных комбинаций марок экскаваторов и автосамосвалов.

Таблица 7. Варианты комбинаций марок экскаваторов и автосамосвалов.

Производительность экскаватора с объемом ковша 1 м³ и нормой выработки 100 м³ за 1.2 часа составляет

Пэ = 100/1,2 = 83,33 м³ /час.

Производительность экскаватора с объемом ковша 0,65 м³ с нормой выработки 100 м³ за 1,45 часа равна

Пэ = 100/1,45=68,97 м³ /час.

Производительность экскаватора с объемом ковша 1,25 м³ с нормой выработки 100 м³ за 0,89 часа равна

Пэ = 100/0,89=112,35 м³ /час.

Производительность одного автосамосвала определяется по формуле

Па = Qa* Кисп * Кв / (tц*x), где (5)

Па - производительность автосамосвала, м³ /час;

Qa - грузоподъемность автосамосвала, т;

Кисп - коэффициент использования грузоподъемности;

Кв - коэффициент использования по времени (0,9)

tц - продолжительность цикла автосамосвала, час;

x - плотность материала, т/ м³ .

1. Па = 1,48 м³ /ч

2. Па = 1,96 м³ /ч

3. Па = 2,27 м³ /ч

4. Па = 3,18 м³ /ч

5. Па = 8,12 м³ /ч

Количество машин определяется по формулам (1) и (2).

В таблице 6 рассматривается семейство автосамосвалов q* = {4,5; 6; 7; 10; 27}.

T_ц ^4.5 = 1,5+1+2*37*60/50+0,5+0,5=92,3 мин

T_ц ⁶ =1,5+1,7+2*37*60/50+0,5+0,5= 93 мин.;

T_ц ⁷ =1,5+2+2*37*60/50+0,5+0,5= 93,3мин.;

T_ц ¹⁰ =1,5+3,8+2*37*60/50+0,5+1= 95,6 мин.;

T_ц ²⁷ =1,5+9,2+2*37*60/50+0,5+1= 101 мин.;

Таблица 8 Характеристики автосамосвалов

Оптимальная структура транспортных средств из всех вариантов подбирается на основе минимальных приведенных затрат и максимальной производительности.

Поскольку АТП может предоставить не более 30 машин, то рассмотрению подлежат только автосамосвалы с грузоподъемностью 10 и 27 тонн.

Относительная эффективность использования машин проверялась с помощью программы “mod1” на ПЭВМ “Искра 1080”. Результаты работы программы представлены в таблице 5.

Таблица 9 Характеристика эффективности автосамосвалов

Как видно из таблицы 5, оптимальные показатели простоя наблюдаются у автосамосвалов с грузоподъемностью 10 тонн( т.к. коэффициент простоя экскаватора должен находиться в интервале 0,15-0,18) .

Определение суммарной производительности автосамосвалов

Суммарная производительность автосамосвалов на этом маршруте составляет

SПа= 3,18*25= 79,50 м³ /час

Производительность экскаватора с объемом ковша 1 м³ и нормой выработки 100 м³ за 1.2 часа составляет

Пэ = 100/1,2 = 83,33 м³ /час.

Однако, если учесть, что 17,89% своего времени экскаватор простаивает, что его производительность равна Пэ’=83,33*(1-0,1789) = 68,42 м³ /час, так что соблюдается неравенство

Пэ <m*Па

Расчет приведенных затрат

производится по формуле

Пз=Сэ(1-р₀ ) + ЕнQэ + m[a+b*1n(1-j)+ ЕнQa], где

Пз - приведенные затраты;

Сэ - стоимость машино-часа экскаватора, руб. (37,04/8)

р₀ - коэффициент простоя экскаватора (0,1789)

Ен - нормативный коэффициент эффективности,равный 0,12

Qэ, Qa - инвентарно-расчетная стоимость экскаватора и автосамосвала в расчете на машино-час,(Qэ' = 21175/3075, Qa = 9170/2750 ),

m - количество автосамосвалов (25)

a - часть стоимость машино - часа, не зависящая от прбега. автосамосвала, руб. (11,07/8)

b - затраты, приходящиеся на 1 км пробега самосвала, руб. (0,261)

j - коэффициент простоя (j=w/m=2,7661 /25),

где w - среднее число автосамосвалов в очереди(w = т-(1-р₀ )/а;

Вероятность простоя экскаватора определяется по формуле:

;

Таблица 10. Технико-экономические составляющие затрат на самосвал.

Таблица 11 Технико-экономические составляющие затрат на экскаватор

.

Пз = 37,04/8*(1-0,1789)+0,12*21175/3075+25*(11,07/8+0,261*50 (1-0,110)+0,12*9170/2750) = 340,4 руб.

Удельные затраты:

Пу = Пз / Пэ(1-р₀ ) кэ, где

Пэ - производительность экскаватора, м³ /час

Кэ - коэффициент перевыполнения производительности ведущей машины, равный 1,15;

Пу = 340,4/(83,33*(1-0,1789)) 1,15=4,3358 р/(м³ /час).

2.4.2. Маршрут Е₃ Е₁₁

Рассмотрим маршрут Е₃ Е_11. Он представляет собой одноканальную замкнутую систему массового обслуживания с вызовом из одного источника.

Расстояние между пунктами 25 км.

Необходимые формулы для расчетов (1), (2), (3).

Производительность экскаватора с объемом ковша 1 м³ и нормой выработки 100 м³ за 1.2 часа составляет

Пэ = 100/1,2 = 83,33 м³ /час.

Производительность экскаватора с объемом ковша 0,65 м³ с нормой выработки 100 м³ за 1,45 часа равна

Пэ = 100/1,45=68,97 м³ /час.

Производительность экскаватора с объемом ковша 1,25 м³ с нормой выработки 100 м³ за 0,89 часа равна

Пэ = 100/0,89=112,35 м³ /час.

2. Па = 2,80 м³ /ч

3. Па = 3,26 м³ /ч

4. Па = 4,48 м³ /ч

5. Па = 10,72 м³ /ч

В таблице 6 рассматривается семейство автосамосвалов q* = {4,5; 6; 7; 10; 27}.

T_ц ^4.5 = 1,5+1+2*37*60/50+0,5+0,5 = 65,2мин.;

T_ц ⁶ =1,5+1,7+2*37*60/50+0,5+0,5= 65,5 мин.;

T_ц ⁷ =1,5+2+2*37*60/50+0,5+0,5= 67,8мин.;

T_ц ¹⁰ =1,5+3,8+2*37*60/50+0,5+1= 76,5 мин.;

T_ц ²⁷ =1,5+9,2+2*37*60/50+0,5+1= 101 мин.;

Таблица 12. Характеристики автосамосвалов

Относительная эффективность использования машин проверялась с помощью программы “mod1” на ПЭВМ “Искра 1080”. Результаты работы программы представлены в таблице 5.

Таблица 13 Характеристика эффективности автосамосвалов

Как видно из таблицы 5, оптимальные показатели простоя наблюдаются у автосамосвалов с грузоподъемностью 6,7,27 тонн.

Таблица 14. Определение оптимального сотава комплекта машин.

Оптимальная структура транспортных средств из всех вариантов подбирается на основе минимальных приведенных затрат и максимальной производительности.

На основании полученных данных можно определить, что оптимальным вариантом будет пустить по лучу 14 двадцатисемитонных автосамосвалов.

Определение суммарной производительности автосамосвалов

Производительность каждого из автосамосвалов, использующихся на маршруте Е₃ Е₁₁ , равна

Па = 10,72 м³ /час;

Суммарная производительность автосамосвалов на этом маршруте составляет

SПа= 10,72*14 = 150,08 м³ /час

Производительность экскаватора с объемом ковша 1,25 м³ с нормой выработки 100 м³ за 0,89 часа равна

Пэ = 100/0,89=112,35 м³ /час.

Однако, если учесть, что 15,67% своего времени экскаватор простаивает, что его производительность равна Пэ’=112,35*(1-0,1567) = 94,74 м³ /час, так что соблюдается неравенство

Пэ <m*Па

2.4.2. Маршруты Е₁ Е₁₀ иЕ₁ Е₁₁

Из карьера Е₁ обслуживаются два объекта строительства: Е₁₀ и Е_11.

Таким образом, эта система является одноканальной замкнутой системой массового обслуживания с вызовом из двух источников.

Расчет количества машин производится по формулам (1) и (2).

В таблице 6 приведены результаты расчетов по семейству автосамосвалов q* = {6; 7; 10; 27} для маршрута Е₁ Е₁₀ длиной 30 км .

T_ц ⁶ =1,5+2,7+2*36*60/50+0,5+0,5= 77,2 мин.;

T_ц ⁷ =1,5+3+2*36*60/50+0,5+0,5=77,5 мин.;

T_ц ¹⁰ =1,5+4,8+2*36*60/50+0,5+1=79,8 мин.;

T_ц ²⁷ =1,5+13,5+2*36*60/50+0,5+1=88,5 мин.;

2. Па = 2,36 м³ /ч

3. Па = 2,74 м³ /ч

4. Па = 3,80 м³ /ч

5. Па = 9,27 м³ /ч

Таблица 15. Характеристики работы автосамосвалов

В таблице 8 приведены результаты расчетов по семейству автосамосвалов q* = {6; 7; 10; 27} для маршрута Е₁ Е₁₁ длиной 25 км .

Таблица 16 Характеристика работы автосамосвалов

T_ц ⁶ =1,5+2,7+2*40*60/50+0,5+0,5= 65,2мин.;

T_ц ⁷ =1,5+3+2*40*60/50+0,5+0,5=65,5 мин.;

T_ц ¹⁰ =1,5+4,8+2*40*60/50+0,5+1=67,8 мин.;

T_ц ²⁷ =1,5+13,5+2*40*60/50+0,5+1= 76,5мин.;

2. Па = 2,80 м³ /ч

3. Па = 3,24 м³ /ч

4. Па = 4,48 м³ /ч

5. Па = 10,72 м³ /ч

Необходимое количество автосамосвалов для каждого комплекта машин и для каждого маршрута рассчитывается по формулам (1) и (2). Среднее количество машин по двум лучам определяется по формуле:

где m1 и m2 - рассчитанное количество автосамосвалов по каждому лучу;

tц1, tц2 - рассчитанная продолжительность циклов автосамосвалов по каждому лучу.

Таблица . Количество автосамосвалов, необходимых для маршрутов Е1-Е10 и Е1 - Е11.

Целесообразно использовать автосамосвалы с


29-04-2015, 04:10