8.Оптимизация процесса грузовой обработки судна в порту.
Проект грузовой обработки судна должен обеспечивать работу причала в оптимальном режиме, характеризуемом ростом интенсивности грузовых работ и сокращением суммарных затрат по порту и флоту. Основной путь достижения этой цели – разумная специализация причалов по видам груза, направлениям перевозки и оптимальное сосредоточение на причале механизированных линий и рабочих.
Решение первой из указанных проблем, т. е.специализации причалов, позволяет упорядочить перегрузочный процесс, улучшить подготовку и комплектацию грузов на складах, закрепить и лучше обучить рабочих, оперативный и складской персонал, типизировать и совершенствовать технологию перегрузочных работ.
Вторая проблема – концентрация трудовых ресурсов и технических средств на причале с целью повышения интенсивности грузовых работ.Задача решается путем максимального их сосредоточения на обработке судна с учетом ограничений, определяемых требованиями охраны труда, технической возможностью совместной работы нескольких линий, фронтом, необходимым для расстановки людей и оборудования, размещением складов и обеспечением условий повышения общей производительности труда и суммарных экономических показателей по порту и флоту.
В общем балансе рабочего времени непосредственно от принятой технологии перегрузочных работ зависит время обслуживания рабочего места и подготовительно – заключительных операций.
Обслуживания рабочего места включает не только подготовку его к работе, но и технологические перерывы, связанные с заменой грузозахватных приспособлений, перемещением перегрузочных машин, судов или вагонов. В некоторых случаяхвыполнение операций по обслуживанию рабочего места (например, получение и доставка такелажа и вспомогательных устройств) целесообразно для ускорения работы возлагать на специальных рабочих.
Наиболее продолжительными из подготовительно-заключительных операций обычно бывают работы по зачистке судна от остатков груза, нередко требующие затрат времени, соизмеримых с затратами на основные перегрузочные работы. Технология выгрузки груза должна предусматривать наиболее рациональные методы механизации и организации зачистки, причем по возможности эта операция должна совмещаться по времени с основными работами по разгрузке судна или вагона
Задача оптимизации процесса грузовой обработки судна в порту сводится к определению последовательности обработки трюмов при минимизации суммарного времени простоя судна при выгрузке и зачистке трюмов.
Для лучшего понимания алгоритма решения задачи оптимизации, выполним "ручное" решение задачи грузовой обработки судна, имеющего три трюма.
Пусть работа выполняется двумя бригадами: 1-я бригада выполняет выгрузку груза, 2-я бригада производит зачистку трюмов. При этом время выгрузки и время зачистки каждого трюма, приведены в табл.8.1.
Таблица 8.1
Время выполнения работ (по виду работы)
Время выгрузки (час) 1-ой бригады |
Время зачистки (час) 2-ой бригады |
а1 = 5 а2 = 4 а3 = 7 |
b1 = 3 b2 = 6 b3 = 5 |
Определим последовательность обработки трюмов двумя бригадами при минимальном времени выполнения работ.
Для решения задачи составим таблицы сочетаний времени выгрузки и времени зачистки трюмов судна:
a1 a2 a3 b1 b2 b3
a1 a3 a2 b1 b2 b3
a2 a1 a3 b2 b1 b3
a2 a3 a1 b2 b3 b1
a3 a1 a2 b3 b1 b2
a
3 a2 a1 b3 b2 b1
Составим график выполнения работ двумя бригадами для первого сочетания:
a1=5 a2=4 a3=7
¦▬|▬|▬|▬|▬¦▬|▬|▬|▬¦▬|▬|▬|▬|▬|▬|▬¦ 1-аябригада
¦▬|▬|▬¦▬|▬|▬|▬|▬|▬¦▬|▬|▬|▬|▬¦ 2-аябригада
b1=3 b2=6 b3=5
Вторая бригада приступает к выполнению работ после выгрузки одного из трюмов. Из графика выполнения работ виден алгоритм суммарного времени обработки судна для первого сочетания:
(a1 + a2 + a3) + (a2 – b1) + (a3 – b2) + b3. (8.1)
После подстановки чисел в выражение (8.1), запишем:
(5 + 4 + 7) + (4 – 3) + (7 – 6) + 5.
Если a2 – b1> 0 и a3 – b2> 0, то эти выражения приравниваются к нулю.
Если a2 – b1< 0 или a3 – b2< 0, то отрицательная разность складывается с общим временем работы.
Теперь составим совместные сочетания времени выгрузки и времени зачистки в следующей форме:
a1 a2 b1 a3 b2 b3
a1 a3 b1 a2 b3 b2
a2 a1 b2 a3 b1 b3 (8.2)
a2 a3 b2 a1 b3 b1
a3 a1 b3 a2 b1 b2
a3 a2 b3 a1 b2 b1
Поформуле (8.1) для каждого сочетания (8.2) определим суммарное время обработки трюмов судна:
(a1 + a2 + a3) + (a2 – b1) + (a3 – b2) + b3 = ∑1-госочетания;
(a1 + a3 + a2) + (a3 – b1) + (a2 – b3) + b2 = ∑2-го cочетания;
(а2 + a1 + a3) + (a1 – b2) + (a3 – b1) + b3 = ∑3-госочетания;
(a2 + a3 + a1) + (a3 – b2) + (a1 – b3) + b1 = ∑4-госочетания; (8.3)
(a3 + a1 + a2) + (a1 – b3) + (a2 – b1) + b2 = ∑5-госочетания;
(a3 + a2 + a1) + (a2 – b3) + (a1 – b2) + b1 = ∑6-госочетания.
После подстановки чисел в выражения (8.3) запишем:
16 + 0 + 0 + 5 = 21;
16 + 0 + 1 + 6 = 23;
16 + 1 + 0 + 5 = 22;
16 + 0 + 0 + 3 = 19;
16 + 0 + 0 + 6 = 22;
16 + 1 + 1 + 3 = 21.
Из расчета видно, что минимальное время обработки судна соответствует 4-му сочетанию. Из которого можно составить матрицу оптимального распределения порядка выполнения работ по выгрузке груза из трюмов судна.
.
Далее, в файле pt10.m, приведена программа расчета задачи оптимизации процесса грузовой обработки судна в порту, выполненный в среде MATLAB.
Лабораторная работа № 10. "Оптимизация процесса грузовой обработки судна в порту"
Цель работы:
1.Определить оптимальное распределение последовательности выполнения работ по обработке трюмов cудна, минимизирующее суммарное время простоя судна в порту.
2.Пострить графики оптимального выполнения работ по выгрузке и зачистке трюмов судна.
% File pt10.m
% Optimal working of machine tools.
AA=[0.0153 0.5028;
0.4451 0.4289; %Матрица трудозатрат работы двух бригад по0.9318 0.3046; %выгрузке и зачистке помещений судна.
0.4660 0.1897; %Вариант № 1. Исходные данные.
0.4186 0.1934;
0.8462 0.6822;
0.5252 0.3028;
0.2026 0.5417;
0.6721 0.1509;
0.8381 0.6979;
0.0196 0.3784;
0.6813 0.8600;
0.3795 0.8537;
0.8318 0.5936];
%AA=[4 5 30 6 2;5 1 4 30 3]'; %Вариант №2.
%AA=[4 6 7 3 8 11;2 7 5 1 9 4]'; %Вариант №3.
%AA=rand(51,2); %Вариант №4. Пример со случайными числами.
%AA=[5 4 7;3 5 4]'; %Вариант №5.
A=AA;
L=size(A);N=L(1); %Определение размерности матрицы А и количества
%обрабатываемых объектов.
Za=[];Zb=[]; %Создание пустых массивов.
for i=1:L(1)-1; %Начало цикла.
[z1,I1]=min(A(:,1)); [z2,I2]=min(A(:,2)); %Выявление наименьших %числовыхзначений в столбцах матрицы А.
S=[];
if z2<z1 %Начало вложенного цикла сравнения численных
% значений матрицы А посредством переборки
%различных сочетаний.
ab1=A(I2,:);
Zb=[Zb;ab1];
s=I2;
elseif z1<=z2
ab2=A(I1,:);
Za=[Za;ab2];
s=I1;
%pause
end %Конецвложенногоцикла.
S=[Ss];
k=S;
A1=[A(1:k-1,:);A(k+1:N-i+1,:)];
% pause
A=A1;
Za;
Zb;
S=[];
%k=[];
end %Конеццикла.
A1;
Zb1=flipud(Zb); %Перестановка строки матрицы Zb симметрично
%относительно горизонтальной оси.
Aopt=[Za;A1;Zb1] %Формирование матрицы оптимального распределения
%последовательности выполнения работ.
v=1:N;
plot(v,Aopt,v,Aopt(:,1),'*',v,Aopt(:,2),'o'),grid
B=[AA Aopt] %Матрица сравнения заданной последовательности
%выполнения работ и оптимального распределения
%последовательности выполнения работ.
xlabel ('Объекты')
ylabel ('Время работы')
Решение варианта №1.
>> pt10
Aopt =
0.0153 0.5028
0.0196 0.3784
0.2026 0.5417
0.3795 0.8537
0.6813 0.8600
0.8381 0.6979
0.8462 0.6822
0.8318 0.5936
0.4451 0.4289
0.9318 0.3046
0.5252 0.3028
0.4186 0.1934
0.4660 0.1897
0.6721 0.1509
B =
0.0153 0.5028 0.0153 0.5028
0.4451 0.4289 0.0196 0.3784
0.9318 0.3046 0.2026 0.5417
0.4660 0.1897 0.3795 0.8537
0.4186 0.1934 0.6813 0.8600
0.8462 0.6822 0.8381 0.6979
0.5252 0.3028 0.8462 0.6822
0.2026 0.5417 0.8318 0.5936
0.6721 0.1509 0.4451 0.4289
0.8381 0.6979 0.9318 0.3046
0.0196 0.3784 0.5252 0.3028
0.6813 0.8600 0.4186 0.1934
0.3795 0.8537 0.4660 0.1897
0.8318 0.5936 0.6721 0.1509
>>
Р
ис.
8.1 Графики оптимального распределения
последовательности выполнения работ
двумя бригадами
Вывод.
Разработанная программа установила последовательность оптимальной обработки трюмов, минимизировав суммарное время простоя судна в порту.