Вопросы модернизации транспортно-логистической системы порта

DOI: 10.24143/2073-1574-2019-1-127-132 УДК 656.07

ВОПРОСЫ МОДЕРНИЗАЦИИ ТРАНСПОРТНО-ЛОГИСТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПОРТА

Е. В. Синельщиков, М. С. Турпищева

Астраханский государственный технический университет, Астрахань, Российская Федерация

Внедрение мобильных перегрузочных кранов в деятельность морских портов сопряжено с изменением технологической схемы перегрузки грузов на основе использования мобильных перегрузочных технологий, что требует пересмотра концепции организации транспорт-но-логистической системы взаимодействия технических и технологических элементов порта. Представлена структурная схема обслуживания грузопотоков и транспортных средств производственной системой «Порт», основным ядром которой является погрузочно-разгрузочная техника, механизация работ на грузовых терминалах, автоматизация учёта и продвижения грузов. Установлено, что в настоящее время не существует единой методики, позволяющей предложить решение по развитию и интенсификации производительности порта за счёт внедрения мобильных портовых кранов. Совокупность факторов, оказывающих влияние на выбор пути модернизации производственной системы «Порт», отражает эффективность использования мобильных перегрузочных технологий и позволяет рассматривать развитие модернизации как последовательный переход на новый технологический уровень перегрузочного процесса. Предложено разделить реализацию процесса модернизации на два этапа в зависимости от глубины проводимых изменений: модернизация элементов работающих перегрузочных машин за счёт внесения конструктивных и технологических изменений в работу портовых мощностей и прямая замена основных перегрузочных машин на мобильные перегрузочные системы. Рекомендовано проводить изучение процесса модернизации работающей системы «Порт» с помощью кибернетического подхода: процесс представляется в виде «чёрного ящика», преобразующего входные воздействия в системе «Порт» в выходную реакцию, что позволяет рассматривать «преобразования» как связующие математического выражения, в виде полиномов первого, второго, третьего порядков или мультипликативных форм уравнений.

Ключевые слова: производственная система «Порт», мобильные перегрузочные системы, модернизация, технико-технологические процессы, грузопотоки.

Для цитирования: Синельщиков Е. В., Турпищева М. С. Вопросы модернизации транс-портно-логистической системы порта // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. 2019. № 1. С. 127-132. DOI: 10.24143/2073-1574-2019-1-127-132.

Введение

В большинстве портов бывшего СССР в ХХ в. основным видом портовых машин являлись универсальные электрические полноповоротные портальные краны на рельсовом ходу. Эти краны обладают высокой универсальностью и технологичностью, но имеют ограниченную мобильность из-за использования рельсового хода. В настоящее время изменение структуры, интенсивности и направления грузопотоков привело к тому, что существующая эффективность производственного процесса в портах не удовлетворяет современным требованиям сервиса по обслуживанию грузопотоков. Реализованные ранее технологические схемы были рассчитаны на стабильно однотипные грузопотоки, что не требовало гибкого реагирования на изменения в структуре грузопотоков. Появившийся спрос на мобильные перегрузочные производственные цепочки в портах привёл к развитию функций мобильности для крановых технологий.

Сегодня нет единой методики, позволяющей предложить решение по развитию и интенсификации производительности порта за счёт внедрения мобильных портовых кранов (МПК). Это связано с тем, что большинство ранее построенных портов имеют отраслевые ограничения и проектировались под определённые производственно-технологические грузопотоки.

Методика совершенствования технико-технологических процессов в порту на основе модели преобразования его ресурсов при реализации перегрузочного процесса

В известных работах [1-3] приводятся методологические положения развития морских портов в рамках современной транспортно-логистической концепции мобильной грузоперера-ботки, основанной на внедрении современных МПК повышенной мощности, способных заменить универсальные краны на рельсовом ходу.

Разработка методики совершенствования технико-технологических процессов (ТТП) в порту на основе внедрения МПК для повышения эффективности его работы является актуальной задачей, решение которой требует реализации следующих шагов:

- анализ существующего опыта внедрения мобильных технико-технологических решений, используемых для повышения конкурентоспособности порта;

- изучение проблемы функционального замещения портовых погрузо-разгрузочных машин на МПК с учётом изменения эксплуатационной и логистической характеристик перегрузочных процессов;

- определение основных элементов мобильной портовой логистики в рамках используемых технологических решений и оборудования;

- определение основных принципов функционального замещения на мобильные портовые технологии с учётом основных технико-экономических и качественных характеристик МПК;

- разработка информационно-логической модели ТТП в порту при переходе на мобильные перегрузочные системы.

Реализация вышеперечисленных шагов позволяет обеспечить контролируемый переход производственной системы «Порт», состоящей из основных и вспомогательных производственных подразделений и органа управления портом, на использование современных мобильных перегрузочных технологий. Переход к использованию в порту мобильных перегрузочных технологий на основе замены основных технологических элементов производственной системы (например, стационарных портальных кранов) на его современные аналоги с расширенной функциональной базой (например, мобильность) позволяет обеспечить перегрузочный процесс на существующем уровне, повысив производительность только одного элемента. Использование функциональных возможностей МПК для повышения эффективности всего перегрузочного процесса может быть достигнуто за счёт качественной перестройки технологического процесса на совместную работу универсальных портальных кранов с МПК.

Структура рассматриваемой производственной системы «Порт» является достаточно сложной (рис. 1), что позволяет объединить водную и сухопутную часть транспортных путей.

Рис. 1. Структурная схема обслуживания грузопотоков и транспортных средств [1] производственной системой «Порт»

На структурной схеме (рис. 1) одним из основных элементов, обеспечивающих движения грузов, являются суда, которые формируют судопоток из груженых и порожних транспортных средств, поступающих в порт, где реализуется погрузо-разгрузочный процесс в рамках принятой технологической схемы. Основным ядром технологической схемы перегрузки грузов в портах является погрузочно-разгрузочная техника (основная и вспомогательная), механизация работ на грузовых терминалах, автоматизация учёта и продвижения грузов. Внесение изменений в структуру перегрузочного процесса, построенную на основе стандартной крановой схемы механизации, может привести к снижению эффективности работы порта, простоям или высокой загруженности отдельных технологических элементов системы.

Использование в порту одиночных МПК можно рассматривать как поэтапную модернизацию существующих портовых мощностей. Реализацию этого процесса разделим на два типа в зависимости от глубины проводимой модернизации:

- модернизация элементов работающих перегрузочных машин (новые электромеханические системы управления, высокопроизводительные грузозахватные (транспортно-технологические) системы или приспособления и др.) за счёт внесения конструктивных и технологических изменений в работу портовых мощностей;

- прямая замена основных перегрузочных машин на мобильные перегрузочные системы.

При модернизации первого типа весь процесс растянут во времени и позволяет, не изменяя

качественных характеристик перегрузочного процесса, обеспечить заданные ранее эксплуатационные характеристики при общем снижении остаточного ресурса перегрузочных машин. В этом случае амортизация перегрузочных машин полностью ложится на себестоимость грузовых работ.

Модернизация второго типа требует структурного изменения логистической схемы работы порта с последующей заменой оборудования новым, с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Это может потребовать выполнения следующих подготовительных работ:

- подготовка территории порта для работы с грузами и внутреннего перемещения МПК по территории порта;

- демонтаж подкрановых путей;

- обустройство причальной стенки, подъездных путей;

- изменение структуры технологической схемы перегрузки грузов и системы управления производством.

Для исследования функционирования системы «Порт» могут быть использованы эмпирические методы (анализ статистических данных, численный эксперимент), методы теории вероятности и математического моделирования. Это позволит выбрать и сформулировать основные методические положения по модернизации порта как динамической производственной системы, использующей сочетание элементов существующей производственной инфраструктуры и мобильных производственных комплексов.

Изучение процесса модернизации работающей системы «Порт» при замещении перегрузочных функций универсальных портальных кранов на МПК с достаточной степенью точности в рамках исследуемой предметной области целесообразно проводить при помощи кибернетического подхода, что позволит при построении модели на основе теории планирования эксперимента:

- минимизировать общее число опытов;

- одновременно варьировать несколькими переменными и оптимально использовать факторное пространство;

- оценивать элементы неопределённости, связанные с экспериментом, что даёт возможность сопоставлять результаты, полученные разными исследователями.

Изучаемый процесс представляется в виде «чёрного ящика», преобразующего входные воздействия (вектор Х) в системе «Порт» в выходную реакцию (отклик У). Это позволяет рассматривать «преобразования» в виде связующего математического выражения, а именно в виде полиномов первого, второго, третьего порядков или мультипликативных форм уравнений.

В работах [4, 5] предлагается использовать мультипликативную форму уравнения в виде функции Кобба - Дугласа для описания производственной деятельности порта, выраженную через грузооборот порта ^г) при обслуживании входящих х{ е X и исходящих у е У грузопотоков. Механизм преобразования в виде мультипликативной формы уравнения отражает количественную взаимосвязь между входящим и исходящим грузопотоками (рис. 2).

Полином первой степени

y = b„ +

описание взаимосвязи

x, е X, i = 1, n

Вход

У, е Y > j = 1 ПУ

Выход

ш et

= а • хауР - описание; взаимосвязи

в виде функции Кобба - Дугласа

Мультипликативное уравнение

Рис. 2. Модель производственной системы «Порт» в виде «чёрного ящика»

В этом случае формирование производственно-технологических операций на основе использования МПК в рамках ТТП будет рассматриваться как процесс преобразования ресурсов системы для оказания сервисных услуг, что позволяет перейти от модели «чёрный ящик» (рис. 2) к структурной схеме взаимодействия её основных элементов.

Заключение

Рассмотренные выше структура и состав производственных подсистем позволяют определить основные технико-технологические процессы, задействованные при изменении перечня и состава производственно-технологических целевых операций при внедрении мобильных перегрузочных систем в рамках принятой портом технологической схемы работы с грузами при перевалки с одного вида транспорта на другой.

СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ

1. Сиротский В. Ф., Трифанов В. Н. Эксплуатация портов (организация и управление): учеб. для вузов. М.: Транспорт, 1984. 280 с.

2. Ветренко Л. Д., Ананьина В. З., Степанец А. В. Организация и технология перегрузочных процессов в морских портах: учеб. для вузов. М.: Транспорт, 1989. 270 с.

3. Степанов А. Л., Туаршева О. А. Технология и организация перегрузочного процесса. СПб.: Изд-во ГМА им. адм. С. О. Макарова, 2004. 72 с.

4. Синельщиков Е. В., Турпищева М. С. Исследование производственной функции портового терминала при переходе на использование мобильных перегрузочных систем // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. 2018. № 1 (65). С. 66-70.

5. Синельщиков Е. В. Научно-методическое обеспечение функционирования сервисно-логистической системы «Большой порт»: дис. ... канд. техн. наук. СПб., 2009. 226 с.

Статья поступила в редакцию 07.12.2018

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Синельщиков Евгений Владимирович - Россия, 414056, Астрахань; Астраханский государственный технический университет; канд. техн. наук, доцент; доцент кафедры техники и технологии наземного транспорта; baxusinc@mail.ru.

Турпищева Марина Семеновна - Россия, 414056, Астрахань; Астраханский государственный технический университет; канд. техн. наук, доцент; профессор кафедры техники и технологии наземного транспорта; mturpi@mail.ru.

ASPECTS OF MODERNISATION OF THE TRANSPORT-LOGISTIC SYSTEM OF THE PORT

E. V. Sinelshchikov, M. S. Turpishcheva

Astrakhan State Technical University, Astrakhan, Russian Federation

Abstract. The introduction of mobile cranes into sea port operation is associated with a change in the technological scheme of trans-shipment of goods using mobile cargo technologies, which requires revising the concept of organizing the transport and logistics system of interaction of technical and technological elements of the port. The article presents a structural scheme of cargo flow handling and transport servicing by means of "Port" production system, the core of which make loading machines, mechanized operation at freight terminals, computerized goods registration and forwarding. It has been found that currently there is no universal method to improve the development and intensification of port capacity due to mobile port cranes implementation. The set of factors that influence the choice of the modernization method for "Port" production system reflect the efficiency of using mobile cargo handling technologies and allow to consider the modernization process as a gradual transition to a new technological level of the cargo handling process. It has been suggested to divide modernization process into two stages depending on the level of changes: modernizing elements of cargo handling machines in operation by means of introducing constructive and technological modifications of port facilities; replacement of general cargo handling mechanisms by mobile cargo handling systems. It has been recommended to study the process of modernizing of "Port" operational system using cybernetic approach: the process is represented as a "black box" that transforms input actions in the system "Port" into output reaction. This helps to take up transformations as links of a mathematical expression, as polynomials of the first, second, third orders or multiplicative forms of the equations.

Key words: "Port" production system, mobile cargo handling technologies, modernization, technical-technological processes, cargo flows.

For citation: Sinelshchikov E. V., Turpishcheva M. S. Aspects of modernisation of the transport-logistic system of the port. Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Marine Engineering and Technologies. 2019;1:127-132. (In Russ.) DOI: 10.24143/2073-1574-2019-1-127-132.

REFERENCES

1. Sirotskii V. F., Trifanov V. N. Ekspluatatsiia portov (organizatsiia i upravlenie): uchebnik dlia vuzov [Port operation (organization and management): textbook for Universities]. Moscow, Transport Publ., 1984. 280 p.

2. Vetrenko L. D., Anan'ina V. Z., Stepanets A. V. Organizatsiia i tekhnologiia peregruzochnykh protsessov v morskikh portakh: uchebnik dlia vuzov [Organization and technology of cargo handling processes in the sea ports: textbook for Universities]. Moscow, Transport Publ., 1989. 270 p.

3. Stepanov A. L., Tuarsheva O. A. Tekhnologiia i organizatsiia peregruzochnogo protsessa [Technology and organization of cargo handling process]. Saint-Petersburg, Izd-vo GMA imeni admirala S. O. Makarova, 2004. 72 p.

4. Sinel'shchikov E. V., Turpishcheva M. S. Issledovanie proizvodstvennoi funktsii portovogo terminala pri perekhode na ispol'zovanie mobil'nykh peregruzochnykh sistem [Studying the production function of the port terminal in the transition to mobile cargo handling systems]. Vestnik Astrakhanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 2018, no. 1 (65), pp. 66-69.

5. Sinel'shchikov E. V. Nauchno-metodicheskoe obespechenie funktsionirovaniia servisno-logisticheskoi sistemy «Bol'shoi port»: dis. ... kand. tekhn. nauk [Scientific and methodological support of functioning "Big Port" service-logistics system: Diss... Cand.Tech.Sci]. Saint-Petersburg, 2009. 226 p.

The article submitted to the editors 07.12.2018

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS

Sinelshchikov Evgeny Vladimirovich - Russia, 414056, Astrakhan; Astrakhan State Technical University; Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor; Assistant Professor of the Department of Machinery and Land Transport Technology; baxusinc@mail.ru.

Turpishcheva Marina Semenovna - Russia, 414056, Astrakhan; Astrakhan State Technical University; Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor; Professor of the Department of Machinery and Land Transport Technology; mturpi@mail.ru.