Исследование производственной функции портового терминала при переходе на использование мобильных перегрузочных систем

fSSN 1812-9498. ВЕСТНИК АГТУ. 2018. № 1

DOI: 10.24143/1812-9498-2018-1-66-70 УДК 656.07

Е. В. Синельщиков, М. С. Турпищева

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ФУНКЦИИ ПОРТОВОГО ТЕРМИНАЛА ПРИ ПЕРЕХОДЕ НА ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОБИЛЬНЫХ ПЕРЕГРУЗОЧНЫХ СИСТЕМ

Производственная деятельность портового терминала базируется на возможностях перегрузочного оборудования и транспортно-технологических схемах его использования. Использование производственной функции для описания работы портового терминала с крановой схемой механизации позволяет моделировать производственную систему при замене основных машин на мобильные перегрузочные системы с учетом выявленных связей между количеством затраченных ресурсов портового терминала и фактическим результатом при оказании услуг портом по перевалке грузов с одного вида транспорта на другой.

Ключевые слова: производственная функция, мобильные перегрузочные системы, портовый терминал, грузооборот, грузопотоки.

Введение

Структура парка портальных кранов в портах за последние 17 лет практически не изменилась. Обновление парка портальных кранов осуществлялось в основном за счет кранов «се-конд-хенд» из стран СНГ, в первую очередь из Российской Федерации. Износ парка портальных кранов превышает 96 %. Срок службы отдельных кранов достиг 40-50 лет, что в несколько раз превышает нормативный граничный эксплуатационный ресурс. В этой связи вопросы технического перевооружения для портов стоят наиболее остро, т. к. от этого зависят их конкурентные преимущества на рынке портовых услуг.

Моделирование и оценка эффективности производственной системы при переходе на использование мобильных кранов

Большинство портовых терминалов, построенных в XX в., используют универсальные электрические полноповоротные портальные краны на рельсовом ходу. Производственная деятельность таких кранов ограничена следующими параметрами: грузоподъемностью, максимальным вылетом стрелы крана, расположением рельсовых подкрановых путей. Это, в свою очередь, делает технологические схемы по перегрузке грузов на основе крановой техники на рельсовом ходу менее гибкими по отношению к постоянным изменениям структуры и объемов внешних грузопотоков, поступающих в порт.

Современное развитие портовых технологий на основе мобильных перегрузочных систем (МПС) позволяет минимизировать использование кранов на рельсовом ходу. Предлагаемые в качестве альтернативы оснащены пневматическим колесным ходом, дающим возможность в любом месте портового терминала организовать крановую схему механизации перегрузки грузов. В результате в производственной деятельности портового терминала появляются дополнительные функции при сохранении существующих производственных возможностей.

Примером МПС являются мобильные пневмоколесные полноповоротные портовые краны с прямой стрелой и гибким подвесом грузозахватного приспособления (ГЗП). Они обладают высокой технологической функциональностью: увеличенным вылетом стрелы, большой грузоподъемностью, значительными величинами глубины опускания и высоты подъема груза, скоростями для обработки практически любых трюмов сухогрузных судов. Недостатками при эксплуатации таких МПС являются:

- высокие нагрузки на причальные сооружения и портовые покрытия, часто превышающие нормативные значения для причалов отечественных портов;

- избыточная технологичность (т. е. излишняя максимальная амплитуда рабочих движений ГЗП с номинальным грузом) при работе на тыловых грузовых фронтах для обслуживания автотранспорта, железнодорожных вагонов, а иногда и открытых складов;

- сложность обслуживания и высокая стоимость эксплуатации.

ТЕХНИЧЕСКИЕ И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ

Краны-манипуляторы с жестким подвесом груза состоят из поворотной части с двухзвен-ной стрелой, установленной на шасси, выполненном в виде платформы или портала различной высоты с пневмоколесным или гусеничным механизмом передвижения.

Отсутствие канатного подвеса ГЗП у этих машин позволяет обеспечить высокопроизводительную, но бережную работу грейфером, например при выгрузке полувагонов с сыпучими грузами. Основной недостаток таких кранов (помимо значительных затрат на их приобретение) - невысокая технологичность при обработке крупных судов.

Учитывая основные качественные характеристики портовой техники: универсальность (способность работать с разными видами груза, технологичность (скорость и амплитуда рабочих движений с номинальным грузом)), мобильность (способность кранов оперативно перемещаться в границах порта между грузовыми фронтами и складскими рабочими зонами), -конкурентоспособность перевалки грузов может быть достигнута путем поиска оптимального соотношения функциональных возможностей перегрузочного оборудования и совокупных затрат на его изготовление и эксплуатацию [1].

Достижение оптимального баланса между характеристиками мобильных кранов и значительной стоимостью предполагает высокую степень их использования, поскольку затраты, вложенные в создание новых технологических схем, должны окупаться быстрее.

Одним из путей поиска этого равновесия является подход, связанный с построением модульных технических систем на основе концепции управления мобильностью кранов блочно-модульной конструкции. На рис. 1 представлена схема мобильного крана такого типа с отделяемой системой шасси.

Рис. 1. Схема мобильного крана с отделяемой системой шасси

Технологические схемы перегрузки при этом позволяют использовать одни и те же блоки для нескольких кранов [2].

В этой связи грузооборот порта является основным показателем, отражающим транс-портно-экономическую деятельность порта, что позволяет произвести расчетным путем оценку изменения эффективности работы порта при переходе на использование мобильных кранов.

/ЯЯМ 1812-9498. ВЕСТНИК АГТУ. 2018. № 1

Кроме этого, грузооборот используется в задачах планирования и анализа производственной деятельности порта. Для потребителя портовых услуг грузооборот выступает как мера эффективности перевалки грузопотоков с одного вида транспорта на другой и позволяет провести оценку основного результата производства услуг с использованием средств производства (машин и оборудования), технологий и способов организации работ [1].

Грузооборот Qгр портового терминала следует рассматривать как совокупность перемещений грузопотоков (рис. 2), которые можно разделить по операциям для отдельных производственных участков: железнодорожный фронт - Qфж, причальный фронт - Qфв, складские площади - Qфс.

г °фж

I

~Вж1~ -Ифж-•ИА--Вд1-

I

" Офв

-Вфж-

-Иг

Офс

о "о!— о

Складское хозяйство портового терминала

о "У-

Ш-

-Иг

-Вфв-

Грузооборот порта

Огр =Юи + Юв

Причал

I

1

-Вв—

I-

Рис. 2. Структурная схема движения грузопотоков для портового терминала: В - входящие грузопотоки; И - исходящие; Q - грузооборот; индексы: А, Ж, В - автомобильный, железнодорожный, водный виды транспорта;

Ф - фронт; 1 - складской вариант работы; 2 - прямой вариант работы с грузом

На каждом из участков размещены машины и оборудование для работы с грузами. Перемещение грузов между участками осуществляется за счет транспортно-технологических перегрузочных систем.

Для описания изменений в производственной деятельности порта целесообразно воспользоваться так называемой производственной функцией. Она позволяет формализовать наиболее эффективные производственные процессы, а все остальные - менее эффективные технологические процессы со свободным расходованием факторов производства - автоматически исключить из рассмотрения.

Наиболее простой является двухфакторная модель производственной функции Кобба-Дугласа, с помощью которой описывается взаимосвязь объема выпуска продукции или услуг Ь со средствами выпуска (перегрузочными системами) К. Математическая модель этой связи имеет вид [3]

Q = А • Ка-Ь,

где А - производственный коэффициент, показывающий пропорциональность всех функций и зависящий от базовой технологии производства; К - средства выпуска на производстве (перегрузочные системы); Ь - объем выпуска (перевалка грузов через портовый терминал); а, в - коэффициенты эластичности объема производства по затратам ресурсов или производства услуг.

Обобщенная схема, отражающая основные параметры производственной функции портового терминала, представлена на рис. 3.

ТЕХНИЧЕСКИЕ И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ

-IQm -IQe

а

а

Стационарная Мобильная

Базовая технология производства

Грузооборот порта

Qrp =IQфж+ ZQ<*B=A- K %f

Производительность перегрузочных систем

j

Г QфВ

а +

а

I-IQm —IQb

Рис. 3. Обобщенная производственная схема портового терминала

Исходя из схемы на рис. 3, параметры A, а, ß могут быть получены статистическими методами обработки эмпирических данных, отражающих работу портового терминала, а достоверность данных можно оценить с помощью линейного регрессионного анализа по методу наименьших квадратов.

Полученные значения а, ß позволяют произвести оценку эластичности облуживания грузопотоков по фронтам работы перегрузочных машин.

Заключение

Структура производственной функции портового терминала позволяет моделировать производственную систему при переходе на мобильные перегрузочные системы (коэффициент А) за счет формирования функциональной зависимости производительности и грузооборота портового терминала от характеристик технических систем и технологии процессов, анализировать результаты перехода на новые технологические схемы и вырабатывать рекомендации по повышению эффективности работы порта.

СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ

1. Синельщиков Е. В., Турпищева М. С. Модель оптимизации распределения грузопотоков между объектами Астраханского транспортного узла с точки зрения минимизации интегральных издержек транспортного процесса // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. 2006. № 2 (31). С. 73-76.

2. Философия развития мобильных портовых кранов. URL: http://www.morproekt.ru/articles/ nauchnye-stati/50-fllosoflya-razvitiya-mobilnykh-portovykh-kranov-chast-1 (дата обращения: 13.04.2018).

3. Баркалов С. А., Демченко К. С., Руссман И. Б. Модели анализа деятельности производственных объединений на базе функций Кобба-Дугласа. М.: Ин-т проблем управления им. В. А. Трапезникова, 2000. 78 с.

Статья поступила в редакцию 16.01.2018

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.

ISSN 1812-9498. BECTHÈK ATTY. 2018. № 1

E. V. Sinelschikov, M. S. Turpischeva

STUDY OF PRODUCTION FUNCTIONS OF A PORT TERMINAL DURING THE TRANSITION TO THE USE OF MOBILE HANDLING SYSTEMS

Abstract. The production activity of the port terminal is based on the capabilities of handling equipment and transportation and technological schemes of its use. Use of the production function to describe the operation of the port terminal with crane mechanization scheme helps modelling production system when replacing the main machines by mobile transshipment systems, taking into account the identified links between the amount of port terminal resources expended and the actual result in the provision of services by the port for transshipment of goods from one mode of transport to another.

Key words: production function, mobile handling systems, port terminal, cargo handling, cargo turnover, cargo traffic.

1. Sinel'shchikov E. V., Turpishcheva M. S. Model' optimizatsii raspredeleniia gruzopotokov mezhdu ob"ektami Astrakhanskogo transportnogo uzla s tochki zreniia minimizatsii integral'nykh izderzhek transportnogo protsessa [Optimization model of distributing cargo traffic among terminals of the Astrakhan transport junction in terms of minimizing integral expenses of transportation process]. Vestnik Astrakhanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 2006, no. 2 (31), pp. 73-76.

2. Filosofiia razvitiia mobil'nykhportovykh kranov [Philosophy of developing mobile port cranes]. Available at: http://www.morproekt.ru/articles/nauchnye-stati/50-filosofiya-razvitiya-mobilnykh-portovykh-kranov-chast-1 (accessed: 13.04.2018).

3. Barkalov S. A., Demchenko K. S., Russman I. B. Modeli analiza deiatel'nosti proizvodstvennykh ob"edinenii na baze funktsii Kobba-Duglasa [Models of analysis of production association activities using Cobb-Douglas production functions]. Moscow, In-t problem upravleniia im. V. A. Trapeznikova, 2000. 78 p.

Sinelschikov 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.

Turpischeva 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.

REFERENCES

The article submitted to the editors 16.01.2018

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS