3. Разработка алгоритма решения многокритериальной задачи

3.1. Метод «основного критерия»

Для решения многокритериальной задачи определения оптимальных значений управляемых (варьируемых) параметров, характеризующих техническое оснащение и технологию работы КТ, целесообразно применить алгоритм, содержащий диалог человека с вычислительной машиной (рис.4). Реализация алгоритма в зависимости от выполнения ряда условий может осуществляться в следующих последовательностях:

1) блоки 1– 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 7 – 8 – 9 – 10 – 11;

2) 1 – 2 – 3 – 4 – 4а;

3) 1 – 3 – 4 – 5– 6 – 7 – 8 – 9 – 10 – 12 – 13 – 14 – 15 – 11;

4) 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 7 – 8 – 9 – 10 – 12 – 13 – 16 – 17– 8 – 9 – 10 – 11;

5) 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 7 – 8 – 9 – 10 – 12 – 13 – 14 – 15 – 16 – 17 – 8 – 9 –

– 10 – 11.

На первом этапе производится исследование табличных значений критериев оптимальности при допустимых значениях оптимизируемых параметров, и анализируются результаты данного расчета. Далее осуществляется проверка наличия критерия, который удовлетворяет предпочтениям ЛПР (заказчика) (блок 1-3).

Если такой критерий есть, то определяются значения основного критерия, а если нет, то необходимо применить другой метод многокритериальной оптимизации.

- 21 -

Рис.4. Алгоритм определения оптимальных

технико-технологических параметров КТ по основному критерию

- 22 -

На следующем этапе производится проверка соответствия рассчитанного критерия заданному критериальному ограничению (блок 10). Если определенное значение удовлетворяет критериальному ограничению, то выдаются оптимальные значения технико-технологических параметров КТ, которые минимизируют значения приведенных затрат (блок 11). Если же неравенство не выполняется, то необходимо повторно проанализировать таблицу значений критериев оптимальности (блок 12). Далее принимается решение о возможности снижения значения, выражающего уровень эксплуатационной надежности (блок 13).

В результате комплексного расчета по разработанной методике среди допустимых значений технико - технологических параметров определяются те, которые обеспечивают минимальное значение критерия, выражающего приведенные затраты при условии выполнения необходимого уровня перерабатывающей способности КТ и его эксплуатационной надежности.

3.2. Пример определения технико-технологических параметров контейнерного терминала по «основному критерию»

На основе выбранного множества оптимизируемых (варьируемых) технико-технологических параметров КТ определяются допустимые значения данных параметров, которые рассчитываются по формулам [(2.4) – (2.6), (2.10) – (2.11), (2.15) – (2.16), (2.26), (2.29) – (2.32)]. Результаты расчетов заносятся в табл. 1. Затем для множества допустимых значений оптимизируемых параметров определяются значения критерия , выражающего приведенные затраты.

Значения неуправляемых параметров (технических характеристик ПРМ, вагонов, автомобилей; стоимостных строительных и экономических показателей и др.) приведены в Приложении 6, 7 и в [11] – [13].

Суммарные приведенные затраты на создание и функционирование КТ определяются следующим образом:

, (3.1)

где		– i-ая составляющая приведенных затрат, = 1,......, 11;
		– приведенные затраты на погрузочно-разгрузочные машины с учетом нормативного коэффициента капитальных вложений .

- 23 -

Таблица 1

Таблица граничных значений варьируемых параметров для расчета

величины приведенных затрат для КТ

Граничные значения	Наименование параметров
									КК	Погр.
									КК	Погр.

, (3.2)

где		– стоимость погрузочно-разгрузочной машины (ПРМ), руб.;
		– норма годовых отчислений на амортизацию и ремонт ПРМ, доли %.
		– приведенные затраты, связанные с сооружением и содержанием погрузочно-разгрузочных путей, коммуникаций, автопроездов и подкрановых путей или подкрановой эстакады, с учетом ставки налога на землю.

,

(3.3)

где		– расчетный суточный контейнеропоток, конт.;
		– площадь, занимаемая одним контейнером, м2;
		– коэффициент, учитывающий необходимый резерв складской площади;
		– коэффициент использования складской площади, ;
		– стоимость сооружения 1м соответственно погрузочно-разгрузочных путей, коммуникаций и подкрановых путей или подкрановой эстакады, руб.;
		– стоимость сооружения 1м2 автопроездов, руб.;
		– - 24 -  число параллельно уложенных погрузочно-разгрузочных путей;
		– нормы годовых отчисления на амортизацию и ремонт соответственно погрузочно-разгрузочных путей, коммуникаций, автопроездов и подкрановых путей или подкрановой эстакады;
		– ширина склада (контейнерной площадки), м.
		– приведенные затраты, связанные со строительством открытых площадок.

, (3.4)

где		– стоимость 1 м2 складской площади, руб.;
		– норма годовых отчислений на амортизацию и ремонт складской площади.
		– затраты, связанные с простоем вагонов при выполнении погрузочно-разгрузочных операций.

, (3.5)

где		– техническая норма загрузки вагонов, конт;
		– приведенная стоимость вагоно-часа, руб.;
		– коэффициент, учитывающий дополнительные операции, выполняемые ПРМ;
		– эксплуатационная (техническая) производительность ПРМ, конт/ ч.
		– затраты, связанные с простоем автомобилей при выполнении погрузочно-разгрузочных операций.

, (3.6)

Потребное количество автомобилей при использовании их под сдвоенные операции (т.е. при следовании с грузом в обоих направлениях) составляет:

, (3.7)

где		– - 25 -  среднесуточное количество автомобилей, с которыми выполняются погрузочно-разгрузочные операции;
		– число контейнеров на автомашине, физ.ед.; зависит от типа контейнеров и технических характеристик автомашин, выбранных для перевозки (Прил.8);
		– коэффициент, характеризующий вероятную дополнительную переработку контейнеров при спросе их на автотранспорт в условиях многоярусного штабелирования;
		– среднее количество переработок, приходящееся на один контейнер, исходя из равновероятного характера спроса на контейнеры, находящиеся в любом ярусе штабеля;
		– вероятность дополнительной переработки контейнеров, расположенных в верхних ярусах штабеля, ;
		– приведенная стоимость автомобиле - часа простоя, руб.

при использовании автомобилей только для завоза или вывоза груза количество их определяется по формуле

, (3.8)

где		– коэффициент, учитывающий непроизводственные простои автомашины в ожидании грузовых операций, возникающие из-за случайного подхода автомобилей к грузовым фронтам,
		– суточная продолжительность работы автотранспорта, ч,
		– продолжительность оборота автомобиля, ч;
		– коэффициент использования грузоподъемности автомобиля, для контейнеров ;

Для перевозки крупнотоннажных контейнеров автотранспортом применяются автопоезда, состоящие из седельного тягача и полуприцепа. Характеристики полуприцепов – контейнеровозов приведены в Приложении 8 [14].

Д

- 26 -

ля класса крупнотоннажных контейнеров рекомендуется принимать только маятниковую схему движения.

Оборот автомобиля по конкретному маршруту движения составит [15]-[16]:

(3.9)

где		– средний оборот автомашин, определяется в зависимости от маршрута движения, ч;
		– время автомобиля в движении, ч;
		– время простоя по погрузкой и выгрузкой, ч.

Время оборота автомобиля на маятниковом маршруте:

(3.10)

где		– продолжительность нахождения автомобиля на станции под погрузкой или выгрузкой контейнеров, ч;
		– простой автомобиля у грузовладельцев соответственно под выгрузкой груза из контейнеров и под погрузкой груза в контейнеры, ч.
		– расстояние перевозки в прямом и обратном направлении, км; в расчетах можно принять ;
		– скорость движения автомашин по городу, км / ч;

– затраты, связанные с ожиданием соответственно вагонами и автомобилями выполнения грузовых операций.

(3.11)

, (3.12)

где

– среднее время ожидания соответственно вагонами и автомобилями выполнения грузовых операций.

В

- 27 -

ид аналитических соотношений для расчета среднего времени ожидания определяется характером входящего потока и законом распределения времени обслуживания. При наиболее общих предположениях о характере входящего потока и законе распределения времени обслуживания для ориентировочного определения целесообразно использовать следующую формулу:

, (3.13)

Относительная загрузка ПРМ определяется из следующего соотношения

где		– относительная загрузка обслуживающих аппаратов (маневровых локомотивов, ПРМ);
		– среднее время обслуживания;
		– соответственно коэффициенты вариации времени обслуживания и интервалов между поступающими требованиями;

, (3.14)

где		– мощность суточного входящего потока контейнеров на грузовой фронт, конт;
		– коэффициент, учитывающий дополнительные операции, выполняемые ПРМ в зоне хранения;
		– количество ПРМ в зоне хранения;
		– эксплуатационная производительность ПРМ, конт/ ч.
		– время работы грузового фронта и зоны хранения в течение суток, ч;

С учетом (3.14) получим такое соотношение

, (3.15)

где величина

– среднее время выполнения грузовых операций определяется как

(3.16)

З

- 28 -

десь выражение отражает увеличение времени выполнения погрузочно-разгрузочных работ с вагонами из-за отвлечения ПРМ на обслуживание входящего потока автомобилей.

– коэффициент вариации величины .

Средняя продолжительность времени обслуживания автомобиля может быть определена как

, (3.17)

где		– норма времени на погрузку или разгрузку 1 контейнера [17], ч / конт.;
		– средняя загрузка автомобиля, конт.
		– затраты на подачу-уборку вагонов.

, (3.18)

где		– среднее время подачи и уборки вагонов, ч,;
		– приведенная стоимость локомотиво - часа маневровой работы, руб.
		– затраты на заработную плату работников, обслуживающих ПРМ.

Размеры заработной платы рабочих, занятых на обслуживании погрузочно-разгрузочных машин, принимаются по установленным тарифно-квалификационным характеристикам и тарифным ставкам в зависимости от вида работ.

Расходы на заработную плату определяются по формуле:

(3.19)

где	2,15	– явочный состав;
		– количество работников i-ой профессии в бригаде;
		– часовая тарифная ставка i- го работника, руб / ч.;
	167	– месячный фонд рабочего времени, ч;
		– выплата за работу в ночное время и праздники ( =0,05; = 0,025);
		– премии ( = 1);
		– коэффициент, учитывающий отчисления на социальное и медицинское страхование ( = 0,356);
	12	– количество месяцев в году.
		– - 29 -  затраты на силовую электроэнергию ПРМ.

, (3.20)

где		– среднее значение коэффициента использования двигателей машины в течение рабочего цикла по времени;
		– коэффициент, учитывающий потери электроэнергии в агрегатах ПРМ;
		– стоимость 1 кВт-ч силовой электроэнергии, руб / кВт-ч;
		– коэффициент использования двигателя машины по мощности;
		– коэффициент полезного действия двигателя;
		– суммарная мощность двигателей ПРМ, кВт;
		– число часов фактической работы двигателей ПРМ, ч.

(3.21)

Подставив (3.21) в формулу (3.20), получим

(3.22)

где

– техническая производительность ПРМ, конт/ ч.

Расходы на энергию движения (при использовании ПРМ с дизельными двигателями):

(3.23)

Подставив (3.21) в формулу (3.23), получим

где		– норма расхода топлива на 1 час работы ПРМ, кг/ ч;
		– стоимость 1 кг дизельного топлива, руб / кг.
		– - 30 -  затраты на освещение территорий грузовых фронтов и зон хранения.

,

(3.24)

, (3.25

где		– число часов работы освещения за год, ч/год;
		– норма освещенности, Вт/ м2;
		– коэффициент, учитывающий потери в проводящей сети;
		– площадь освещаемых территорий, м2;
		– стоимость 1 кВт-ч осветительной электроэнергии, руб.

Выражая через линейные параметры склада, а через варьируемый параметр ( ), получаем

(3.26)

где		– коэффициент, учитывающий увеличение времени освещения в течение года в зависимости от времени работы грузового фронта и зоны хранения в течение суток;
		– ширина дополнительного освещения, м.

Таким образом, на основе табл.1. строятся таблицы испытаний (их усеченный вариант приведен в Прил. 9) и производится расчет критерия , выражающего приведенные затраты. Среди рассмотренного множества вариантов необходимо выбрать оптимальный, который и будет характеризовать минимальные приведенные затраты при определенных технико-технологических параметрах КТ.