Организационно-экономические методы повышения эффективности функционирования транспортно-технологического комплекса уборки и утилизации снега

Актуальность проблемы.

Современный процесс развития крупных городов сопровождается интенсивным развитием инфраструктуры города, расширением сети автомобильных дорог, увеличением численности автомобильного транспорта и ростом грузовых и пассажирских перевозок. В мегаполисах возводятся новые жилые кварталы, строятся новые деловые и общественные центры. А это неразрывно связано с увеличением площадей внутриквартальных территорий, таких как проезды, дворы, площадки, тротуары, газоны. Для нормального функционирования необходимо поддерживать эти территории в соответствующем состоянии. Процесс содержания и благоустройства территорий города является не только значимым, но и весьма ресурсоемким. Требования к состоянию дорог постоянно ужесточаются, что вызывает необходимость постоянного усовершенствования планировочных решений, ввода в строй новых инженерных сооружений, применение новых экологических конструкционных и технологических материалов и комплектов специализированной и многофункциональной техники, которая способна выполнить все виды работ по уборке и содержанию этих территорий, особенно в зимний период.

Ежегодно в зимнее время с автомобильных дорог на утилизацию вывозится миллионы кубометров снега, на уборке задействовано тысячи спецтехники и самосвалов, расходуются на эти цели миллиарды рублей.

Из-за неравномерности поступления автосамосвалов на стационарные снегос-плавные пункты (ССП) возникают значительные простои в ожидании разгрузки. Кроме этого, на работе ССП сказывается и отсутствие площадок для временного складирования снега (в настоящее время площадка рассчитана для разгрузки лишь 50 большегрузных автосамосвалов при необходимости 100). Кроме заявленного количества автосамосвалов организациями — исполнителями, в период интенсивных снегопадов к уборке может привлекаться и дополнительное количество автосамосвалов, за счет привлечения к уборке снега субподрядчиков. Анализ, проведенный автором, показывает, что многие ССП располагаются в местах, где затруднен подъезд к ССП. Поэтому дорожная обстановка здесь сильно осложнена. Кроме этого, от стоящих в очереди автосамосвалов происходит сильное загрязнение воздуха выхлопными газами, что влияет сильно на экологию. В результате из-за простоев автосамосвалов простаивает и снегоуборочная техника.

Таким образом, можно сделать вывод, что улучшение организации работы транспортно-технологического комплекса уборки снега нуждается в совершенствовании. Одним из возможных способов, которым является применение идей, методов теории массового обслуживания и математической статистики. «Очереди являются бедствием нашей эпохи, они будут неизбежными, если мы не устраним всякую свободу выбора и не будем планировать каждую мелочь, касающуюся людей и продуктов производства, а это нетерпимо для цивилизованного общества и, как правило, неосуществимо. Но если ожидание неизбежно, его можно в какой-то степени контролировать: систему или организацию, на входе которой образуется очередь, можно преобразовать и улучшить с точки зрения обслуживания» [38].

Очереди — это свойство всех систем массового обслуживания (СМО), которые занимаются оценкой функционирования системы и поиском параметров, оптимальных по некоторым критериям.

Статистические материалы Департамента ЖКХ и Б г. Москвы и данные ОАО «Мосводоканал» свидетельствуют, что наибольший поток требований приходится на снегосплавные пункты, которые можно рассматривать как объект образования больших очередей. Здесь элементами потока требований являются самосвалы со снегом, которые ожидают очереди поступления в обслуживающее устройство (обслуживающий канал). В данном случае под очередью подразумевается линейная цепочка выстроившихся один за другим автосамосвалов, нуждающихся в обслуживании. Объекты (автосамосвалы), подлежащие обслуживанию, назовем заявками или требованиями на обслуживание.

Транспортно-технологический комплекс уборки снега, можно представить, как двухфазную систему массового обслуживания, состоящую из нескольких однофазных систем, работающих последовательно (погрузка снега в автосамосвал и разгрузка на ССП).

Теоретической основой для проведения данного диссертационного исследования явились работы ученых и специалистов в областях дорожного хозяйства, автомобильного транспорта, ЖКХ и Б городов, посвященные вопросам зимнего содержания дорог [29,30,31,32,34,41,45,46,49,50,52,53].

Проведенный автором анализ данных материалов показал, что в них рассматриваются вопросы, связанные с оптимизацией работ по зимнему содержанию автомобильных дорог за счет обоснования экономически целесообразных сроков их проведения, выбора эффективных технологий и средств механизации, рационализации схем размещения баз противогололедных реагентов, оптимального количества машин-распределителей противогололедных материалов. Вместе с тем, в этих работах не нашли достаточного отражения вопросы, связанные с повышением эффективности работы транспортно-технологического комплекса на стадиях погрузки, транспортировки и утилизации снега на ССП, а ведь именно на долю транспортировки снега к местам утилизации приходятся наибольшие затраты, по сравнению с другими этапами уборки снега. По мнению автора, основной причиной, сдерживающей своевременную очистку снега с автомагистралей и автомобильных дорог в городах, является отсутствие комплексного подхода к организации процесса уборки снега, именно это и предопределило постановку целей и задач данного исследования.

Цель и основные задачи исследования.

Целью исследования является повышение эффективности работы транспортно-технологического комплекса уборки снега за счет совершенствования организации его работы на основе применения теории массового обслуживания, создания методов, алгоритмов и программно-моделирующих средств с использованием процесса имитационного моделирования.

Для достижения поставленной цели были рассмотрены и решены следующие задачи:

1. выполнен анализ объекта исследования (уборка, погрузка, перевозка и утилизация снега на ССП);

2. определены факторы, влияющие на работу транспортно-технологического комплекса;

3. разработана методика для получения дополнительной информации о характеристиках входящего потока — автосамосвалов. Проведено натурное исследование параметров работы транспортно-технологического комплекса;

4. построена математическая модель функционирования транспортно-технологического комплекса уборки снега;

5. выбрана программа для проведения компьютерного эксперимента на имитационной модели;

6. осуществлена реализация разработанных методов и алгоритмов работы транспортно-технологического комплекс на примере ССП «Шеногино»;

7. осуществлен расчет экономической эффективности системы разработанных мероприятий.

Результаты диссертационной работы были получены на основе комплексного использования методов: теории массового обслуживания, имитационного моделирования и математической статистики.

Объект исследования: экономические методы управления транспортно-технологическим комплексом уборки снега с магистралей города (погрузка-транспортировка-разгрузка и утилизация на ССП).

Предметом исследования выступает система организации уборки снега транспортно-технологическим комплексом, модели, методы и алгоритмы, применяемые для осуществления поставленных целей и задач.

Научная новизна диссертации заключается в следующем: 1) В комплексном анализе работы транспортно-технологического снегоуборочного комплекса, определившем состав и уровень экономических потерь вследствие его неэффективного функционирования;

2) В формировании концепции функционирования транспортно-технологического комплекса как логистической цепи процессов уборки и утилизации снега в крупных городах;

3) В разработке методики организации управления работой транспортно-технологического комплекса уборки и утилизации снега на основе двухфазной системы массового обслуживания;

4) В формировании имитационной модели транспортно-технологического комплекса уборки и утилизации снега, учитывающей стохастический характер работы комплекса;

5) В разработке и реализации методики и алгоритма повышения экономической эффективности управления транспортно-технологическим комплексом уборки и утилизации снега в крупных городах за счет сокращения операционных расходов, сокращения социально-экономических потерь в сфере транспортной и экологической безопасности.

На защиту выносятся:

— предложения по методам, моделям и алгоритмам, реализующие комплексный подход к работе транспортно-технологического комплекса;

— постановка задачи по оптимизации работы транспортно-технологического комплекса, которая возникает на этапе планирования, управления и организации комплексом.

— имитационная модель работы транспортно-технологического комплекса, учитывающая стохастический характер процесса уборки снега (погрузка-перевозка и утилизация снега на ССП), реализованная программой АпуЬо^с версии 6.4.1.

Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов.

Достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами внедрения разработок, предложенных автором. Практическая ценность и реализация результатов работы.

Результаты, полученные на основе разработанных моделей, алгоритмов, подтверждают практическую значимость, эффективность и достоверность разработанных методов, улучшающих эффективность функционирования транспортно-технологического комплекса, а также могут быть применены в учебном процессе студентов МАДИ.

Апробация работы.

Содержание отдельных разделов и диссертации в целом были доложены и получили одобрение на научно-технических конференциях и семинарах (2009;2013 гг.) МАДИ.

Публикации.

По результатам выполненных исследований автором подготовлено и опубликовано 7 научных статей общим объемом 3,1 п.л., в т. ч. 3 в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Объем работы и структура диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав основного текста (131 стр.), заключения, списка используемых сокращений, списка использованных источников (126 шт.) и 5 приложений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Выполнены экспериментальные и теоретические исследования процессов, связанных с повышением эффективности организации управления комплексом городского хозяйства по вывозу и утилизации снега (на примере Москвы). В результате всесторонних исследований зависимостей, факторов влияния, а также выбора стратегии организации уборки снега в условиях ограниченных ресурсов, разработаны и предложены научно-обоснованные модели и методики, которые использованы на практике и получили положительные оценки полезности и работоспособности.

Ниже приведены основные выводы:

1. Изучены особенности зимней уборки магистралей северных мегаполисов. Изучены проблемы и особенности зимней уборки г. Москвы, к которым можно отнести: режимы и значительные объемы выпадающего снегазначительные объемы переработки снегазагрязненность вывозимого на утилизацию снегабольшие площади убираемых дорожных покрытийвысокая интенсивность автотранспорта всех видов при недостаточной подготовленности автомагистралей к зимнему движениюнедостаточное количество пунктов для утилизации снега в черте города и отсутствие свободных площадей для временного складирования снежно-ледяных масс и для строительства новых стационарных снегосплавных пунктов.

2. Выполнен анализ существующей организации управления комплексом городского хозяйства по вывозу и утилизации снега в Москве: методы, технологии, организация и нормативно-правовая база уборки и утилизации снега. Выполненный анализ показал, что для повышения эффективности качества уборки снега целесообразно усовершенствовать правила проведения тендеров между участниками торгов, перераспределить закрепление улиц и магистралей за стационарными снегосплавными пунктами, определить ответственность заказчика и исполнителя за выполненную работу, усовершенствовать учет по количеству утилизированного снега.

3. Разработан и реализован методический подход системы управления параметрами транспортно-технологического комплекса уборки снега. Доказана адекватность разработанной методики и решена задача оптимизации работы автосамосвалов и стационарных снегосплавных пунктов на основе применения теории массового обслуживания и математического моделирования на примере стационарного снегосплавного пункта «Шеногино» и подходящей к нему автомагистралью Звенигородским шоссе.

4. Разработанный автором методический подход к оптимизации управления организацией работой транспортно-технологического комплекса уборки снега, учитывающий его стохастический характер, может быть распространен на любые города и населенные пункты и даже на те, где отсутствует принудительная система утилизации снега. В этом случае может рассматриваться и оптимизироваться только первая фаза предлагаемой модели.

5. Выполнен расчет социально-экономической эффективности с учетом предлагаемых мероприятий по организации управления работы транспортно-технологического комплекса уборки снега городского хозяйства на примере Москвы.