НОРМИРОВАНИЕ НЕПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ПОТЕРЬ В РАБОТЕ СОРТИРОВОЧНОЙ СТАНЦИИ

НОРМИРОВАНИЕ НЕПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ПОТЕРЬ В РАБОТЕ СОРТИРОВОЧНОЙ СТАНЦИИ

Бутунов Д.Б.

Буриев Ш.Х.

Пулатов Я.П.

Мусаев М.Ю.

Тохтаходжаева М.М.

Абдукадиров С.А.

Абдумаликов И.О.

Икрамов Г.Ш.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………….

1.   Анализ научных работы в области нормирования непроизводительных потерь в работе сортировочной станции………………….............................

2.   Вопросы нормирования времени нахождения вагонов на сортировочной станции....................................................................................

2.1. Исследование выполнения нормы времени нахождения вагонов на практике………………………………………………………………………..

2.2. Оценка потерь в работе сортировочной станции.....................................

3. Разработка математическая модель для управления элементов времени нахождения транзитных вагонов с переработкой……………………………

Заключение.........................................................................................................

Список литературы............................................................................................

Введение

В работе любой сортировочной станции имеется некоторый уровень непроизводительных потерь (далее – потерь) [1-3]. Поэтому в работе сортировочной станции очень важно уметь исчислять величину потерь для всех стадий технологического процесса, вести их мониторинг, а также своевременно прогнозировать изменения причин их появления и величины с целю эффективного снижения их уровня.

По своему характеру потери в работе сортировочной станции, согласно [1-2, 4] разделяется на две группы: явные и скрытые.

К явным потерям, как правило, относят потери, полученные в результате:

• нахождения вагонов в ожидании;
• аварии, браков и отказов в работе технических устройств;
• повреждений вагонов (например, при роспуске с горки) и т.п.

На практике их легко отследить при выполнении эксплуатационной работы [3-6].

К скрытым потерям можно отнести потери, полученные в результате:

• перемещения маневровых локомотивов по станции с заниженной скоростью;
• нерациональных маневровых передвижений (из-за занятости путей в парках, перекрытия горловин длинносоставный поездами и т.п.);
• нерациональных перемещений работников до места работ;
• повторной переработки вагонов из-за ошибок персонала;
• повторных осмотров составов после формирования и др.

В отличие от явных потерь величина скрытых потерь менее очевидна и, если не проводить специальных мероприятий она становится неизбежной частью технологического процесса [3-6].

В этой связи выявление и сокращение, а также нормирование таких потерь в процессе переработки вагонов является актуальной проблемой работы сортировочной станции.

1. Анализ научных работы в области нормирования непроизводительных потерь в работе сортировочной станции

Вопросами учета, анализа, сокращения и нормирования потерь в работе сортировочной станции занимались многие ученые [7-19], однако все они использовали разный набор параметров и раскрывают отдельные аспекты, не предлагая общего подхода и механизма.

Опыт работы зарубежных железных дорог по нормированию показателей, в том числе времени нахождения вагонов на сортировочной станции представляет интерес для специалистов железнодорожного транспорта.

Выполнение времени нахождения вагонов на зарубежных железных дорогах, таких как США, государств Европы и СНГ рассматривается как важный фактор расширения железнодорожных услуг.

Например, авторы J. Camaj, J. Lalinskа, J. Masek [13] разработали технико-эксплуатационную модель по организации вагонопотоков по сети железных дорог Словакии для рационального формирования поездов. Данная модель дополняет теоретическую проблему формирования поездов новыми подходами к оценке факторов, влияющих на организацию вагонопотоков. Однако при моделировании работы станции величины факторов рассматриваются как межоперационной ожидания, а не причины потери.

Maria Gisela Bardossy [14] разработал имитационную модель работы станции с учетом длины поезда и времени прибытия для усовершенствования процесса расформирования поездов на сортировочной станции. К недостаткам разработанной модели можно отнести сложность подготовки исходных данных для создания модели конкретной станции.

Marin Marinov [15] разработал предложения по повышению эффективности организации, планированию и управлению движением поездов в сети железных дорог, в.т.ч. на сортировочной станции. В настоящей исследование обсуждаются формы эксплуатации поездов, проблемы управления железнодорожным движением и диспетчеризации поездов, технические схемы железнодорожных станций, а также разработка расписания движения поездов. Приводится также описание аналитических методов, методов моделирования для анализа и оценки работы железнодорожных станций.

S.I. Muzykina, M.I. Muzykin, G.I. Nesterenko [16] разработали методы расчета перерабатывающей способности сортировочной горки с целью рациональной организации вагонопотоков на станциях Украины. Однако авторы при разработке метода не учтены случайные факторы, возникающие при переработке вагонопотоков на сортировочной горке.

Renе Schönemann [17, 18] разработал методы повышения качества организации работы сортировочной станции на основе событий. Однако при разработке не учтены случайные факторы, влияющие на выполнение технико-эксплуатационных показателей работы станции.

Wenliang Zhou, Xia Yang, Jin Qin, Lianbo Deng [19] разработали модель, позволяющую минимизировать среднее время нахождения вагонов с учетом ограничений на минимальные интервалы времени прибытия поездов в расформирование. Однако авторы в работе не учитывали некоторые причины потерь, что существенно снижает ее адекватность.

Вместе с тем, можно было бы предложить подход к учету, анализу, сокращению и нормированию потерь. Формально такой подход должен соответствовать технологическим нормам продолжительности операций по переработке вагонов на станции, установленным Типовым технологическим процессом работы сортировочных станций [20]. Согласно [20] основным качественным показателем работы сортировочных станций является время нахождения транзитных вагонов с переработкой на станции. На его основе оценивается эффективность технологии работы станции.

2. Вопросы нормирования времени нахождения вагонов на сортировочной станции

Основная задача сортировочной станции – переработка вагонопотоков и формирование поездов в оптимальном режиме с тем, чтобы продолжительность процесса переработки транзитного вагона на станции было минимальным и технологически обоснованным (рис. 1) [20].

Рисунок 1. Задачи работы сортировочной станции в узле. Взаимосвязь технологических процессов подразделений узла

Примечание: Д – управление организации перевозок; ДНЦ – поездной диспетчер; ДСП – дежурный по станции; ПЧ – управление путевого хозяйства; ЭЧ – управление энергоснабжения; ТЧ – локомотивное депо; ШЧ – дистанция сигнализации, централизации и блокировки; ВЧД – управление вагонного хозяйства.

Продолжительность процесса переработки транзитного вагона на станции чаще всего нормируют путем построения суточного плана-графика работы станции, и устанавливается за месяц [20]. По данным суточного плана-графика рассчитывают суммированием вагоно-часов за сутки, как общее по станции, так с расчленением на элементы и в итоге получается набор показателей, характеризующий работу станции (рис. 2).

Рисунок 2. График продолжительности переработки вагонов на сортировочной станции

Примечание: ПП – парк приема; СП – сортировочный парк; ПО – парк отправления.

Суммируя отдельно затраты времени на технологические операции  и на межоперационные ожидания  можно получить следующее выражение:

Таким образом, продолжительность  равно

В общем виде это можно представить функцией трех аргументов

Продолжительность  согласно [20, 21], находится в прямой зависимости от объема переработки вагонов  причем с ростом объема  составляющие параметры  изменяются по-разному (рис. 3). Так,  зависит от уровня технического оснащения и технологии работы и незначительно изменяется с изменением  Величина  существенно зависит от  так как с увеличением переработкой вагонов их величины возрастает, а величина  связана обратной зависимостью с величиной  

Рисунок 3. Зависимости времени нахождения вагонов от объема их переработки

Таким образом, при нормировании времени нахождения вагонов на станции учитывается объем работы станции, параметры технического оснащения и технологии работы.

Это показывает, что существующие системы технического нормирования времени нахождения вагонов на сортировочной станции не учитывают никакие причины потерь. Следовательно, действующая методика расчета по нормированию времени нахождения вагонов на станциях, а также порядок анализа нуждаются в изменении. 

2.1. Исследование выполнения нормы времени нахождения вагонов на практике

Как отмечено выше, что норму  на сортировочной станции устанавливается на месяц, и в свою очередь является задания для суток, то есть в этом случае  Однако, на практике их фактические величины существенно отличаются друг от друга  (см. рис. 4, а, б).

Среднесуточные и среднемесячные фактические затраты времени при переработке вагонов на сортировочной станции можно определить по формуле

где:  суммы затрат вагоно-часов на всех назначений  

 число перерабатываемых вагонов;

 период времени, то есть число сутки.

Рисунок 4. Динамика выполнения среднесуточные (а) за месяц январь и среднемесячные (б) продолжительности  на станции «Ч» (АО «УТЙ»)

Практика показывают, что фактические величины в каждые сутки (рис. 4, а) и месяц (рис. 4, б) существенно отклоняются от их плановых значений, принятых при техническом нормировании. При этом из рис. 4, а видно, что в 2021 году всего 33%, случаев нормы ниже, чем установленным планом. 2022 г. – 33% этот показатель по годовым периодам составил в 2021 – 25%, а в 2022 – около 17%. Причин такой динамики изменения продолжительность рассматриваемого показателя работы станции может быть множество.

Также на основе данных ежесуточных справок о выполнении заданных норм простоя вагонов на сортировочной станции «Ч» АО УТЙ за одной месяц 2022 года с целью выявление «узких мест» в работе сортировочной станции производен поэлементный анализ времени нахождения транзитных вагонов с переработкой (рис. 5).

Фактически превышение плана это – потеря, обратное ему – экономия (см. рис. 5.) [22].

Рисунок 5. Динамика выполнения среднемесячные продолжительности элементы  на станции «Ч» (АО «УТЙ»)

Из рис. 5 видно, что продолжительности элементы  около 13,5% на станции «Ч», случаев факт выше, чем установленным планом.

Таким образом, из рис. 4 и 5 можно сделать вывод, что причин такой динамики изменения продолжительность рассматриваемого показателя работы станции может быть множество.

2.2. Оценка потерь в работе сортировочной станции

Потери в работе сортировочной станции такие вещи, что они требуют более внимательного рассмотрения [3-6, 9-12.]. Поэтому в работе подробно изучены процесс переработки вагонов на сортировочной станции «Ч», чтобы выявить потерь в работе станции.

Выше проведенной исследование деятельности позволил выявить причины потерь («узких мест»), связанных с нахождениями вагонов на сортировочной станции, а также дал возможность оценить потери времени в работе станции.

На рис. 6, а, б, в представлены частота возникновения причины потерь и их продолжительности.

Рисунок 6. Месячных частота возникновения причины потерь и их суммарная время в парке приема (а), сортировочном парке (б) и парке отправления (в) сортировочной станции «Ч»

Из характера причины потерь видно, что некоторые из них (например, повторной переработки вагонов из-за ошибок персонала) и их значений очень заметно. Поэтому в работе станции необходимо уделять внимание таким причинам потерь.

Таким образом, регулярно провести анализ в работе станции дает возможность определить «узкие места» и позволяет формировать статистические закономерности невыполнения продолжительность элементов  и выстроить технологические процессы переработки вагонов, не имеющие потерь.

В общем виде это показывают важность и актуальность найти общих подходов к учету, анализу и сокращению потерь при переработке вагонов на сортировочной станции на основе их нормирования, а также разработки математическая модель для управления продолжительности элементов

3. Разработка математическая модель для управления элементов времени нахождения транзитных вагонов с переработкой

Нормативной продолжительность процесса переработки транзитного вагона на сортировочной станции можно представить множеством

где:  индекс подпроцесса переработки вагона (вида переработки), например совокупность операций по приему и переработке вагонов в парке приема  расформированию  накоплению  формированию  отправлению в парке отправления  

Каждая продолжительность подпроцесса  (исключая подпроцесса ) включает в себя совокупность продолжительностей технологических операций  и межоперационных ожиданий  и их элементов  которые должны быть осуществлены для переработки вагонов

где:  индекс технологическое операции, например, закрепление и ограждение состава в парке приема  обработка состава в парке приема  заезд  надвиг  роспуск  осаживание  формирование и перестановки  закрепление и ограждение состава в парке отправления  обработка состава в парке отправления  обеспечение поезда тормозами  

 индекс межоперационное ожиданий, например, ожидание обработки в парке приема  ожидание расформирования  ожидание формирования и перестановка  ожидание обработки в парке отправления  обеспечение поезда тягой  ожидание отправления  

 индекс элемента операции, например, выдача команд на закрепление состава на путях парка приема  прием перевозочных документов от машиниста поезда  доставка перевозочных документов в СТЦ  …, разрешение на отправление со станции  контроль прохода поезда по маршруту отправления  (Примечание: перечень операций связанных с переработкой транзитных вагонов на сортировочной станции представлены в работе [4]);

 элементы операции, характеризующие вида их выполнения параллельности  и последовательности  например, выдача команд на закрепление состава на путях парка приема  прием перевозочных документов от машиниста поезда  доставка перевозочных документов в СТЦ  

С учетом изложенного задача нормирования потерь может быть сформулирована следующим образом: необходимо установить такого продолжительность элементов операций  которая обеспечит соответствие требованиям технологическим нормам.

Математическая модель для управления элементами продолжительностями технологическими операций  и межоперационными ожиданий

где:  фактическая величина, характеризующая продолжительность технологических операций  и межоперационных ожиданий  входящие в состав  

 известная матричная временная функция, с помощью которой задаются пространственно-временные ограничения, связанные с взаимодействием элементов  и  данная функции принимает значение «1», если  попадает в заданную зону взаимодействия с операций  «0» – в противоположном случае;

 величина резерв, характеризующая продолжительность потерь в работе станции;

  если продолжительность технологических операций  соответствует требованиям технологическим нормы   в противоположном случае;

  если продолжительность межоперационных ожиданий  соответствует требованиям технологическим нормы   в противоположном случае.

Кроме этого была построена карта потока процесса переработки вагонов на сортировочной станции (рис. 7) с целью наглядного показания условия выполнения разработанного математическая модель и структурная последовательность работы станции.

На рисунке 7 к группе «треугольных» операций  относятся те, которые добавляют ценность конечной услуге, то есть продвигают его к итоговому состоянию. Все прочие операции на карте потока являются технологическими операциями  которые потребляют ресурсы, но не создают ценности для потребителя. И, согласно [23], использованы следующие обозначения:

А также на рис. 6 использованы следующие сокращения:

ДНЦ – поездной диспетчер; ДСП – дежурный по станции; ДСПП – дежурный по парку; ДСЦ – маневровый диспетчер; ДСПГ – дежурный по горке; РСДВ – регулировщик скорости движения вагонов; СТЦ – станционный технологический центр; ИВЦ – информационный вычислительный центр; ТНЦ – тяговый диспетчер; ЛБ – локомотивная бригада; ПЛ – поездного локомотив; ТЧ – локомотивное депо; ШЧ – дистанция сигнализации, централизации и блокировки; ВЧ – вагонный участок.

Рисунок 7. Карта потока создания ценности при переработке транзитного вагона на сортировочной станции Ч

Заключение

В основе математического моделирования лежит формализация оценки состояния нормирования продолжительность процесса переработки вагонов на сортировочной станции, описанного традиционным инструментом факторного анализа, позволяющим оценить выполнения их каждого параметра, технологического операции и межоперационного ожидании. Следующим шагом, математическое моделирование продолжительности технологических операций и межоперационных ожиданий, учитывающих вес причины потери в работе станции.

Список литературы:

1. Методическое руководство по применению бережливого производства на станциях от 25.06.2012 г. № 1254р М ЦД 2.10.009. – М.: ОАО «РЖД», 2012. – 44 с.
2. Методические рекомендации по оптимизации трудозатрат работников железнодорожных станций при внедрении бережливого производства. – Утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 23.04.2012 г. № 805р. – М.: ОАО «РЖД», 2012. – 76 с.
3. Бутунов Д. Б. Оценка непроизводительных потерь в работе сортировочной станции / Д. Б. Бутунов, А. Г. Котенко // Известия ПГУПС. – 2018. – № 4. – С. 498-512.
4. Бутунов Д.Б. Совершенствование методов технико-эксплуатационной оценки организации и управления вагонопотоками сортировочных станций. Дис. …док. фил. (PhD). Ташкент: ТашИИТ. – 2019. – 187 с.
5. Бутунов Д.Б. Разработка классификации причин потерь в работе сортировочной станции / Д.Б. Бутунов, Ш.М. Суюнбаев // Вестник ТашИИТ. Ташкент, 2019. – №2. – С. 167-175.
6. Бутунов Д.Б. Мониторинг временных и количественных характеристик потерь в работе сортировочной станции / Д.Б. Бутунов // XVI Международная научно-практическая конференция: «Инновационное развитие современной науки». Россия, г.-к. Анапа, 10 октября 2019 г. С. 28 – 31.
7. Югрина О.П. Взаимосвязь показателей технического нормирования эксплуатационной работы с планом формирования грузовых поездов. Автореф. дис… канд. техн. наук. Екатеринбург – 2011. – 20 с.
8. Котельников С.С. Оптимизация технических и технологических параметров железнодорожных станций. Автореф. дис… канд. техн. наук. Иркутск – 2012. – 18 с.
9. Уварова О.В. Предложения по внедрению элементов «бережливого производства» на железнодорожной станции Московка / О. . Уварова, Ю.А. Колосова // Экономика железных дорог – 2015. Вып. 1. С. 87-94.
10. Романова П.Б. Формирование поездов различной массы и длины / П.Б. Романова, С.А. Цыганов // Вестник транспорта Поволжья. – 2016. – №6. – с. 71-76.
11. Король А.А. Определение потерь, возникающих на сортировочной станции в период проведения «Окна» на прилегающих к станции участках / А.А. Король // Наука и образование транспорту: материалы IX Международной научно-практической конференции. СамГУПС. – 2016. – с. 106-108.
12. Гришкова Д.Ю. Применение концепции бережливого производства на станции / Д.Ю. Гришкова // Инфраструктурные отрасли экономики: проблемы и перспективы развития – 2016. – С. 128-134.
13. Camaj J. The Management of Assessment and Allocation of Marshalling Yards and Designation Their Catchment Areas / J. Camaj, J. Lalinská, J. Masek // Bulletin of the University of Zilina Univerzitna. No. 4 2015 pages. 241-247  
14. Maria Gisela Bardossy. Analysis of Hump Operation at a Railroad Classification Yard / In Proceedings of the 5th International Conference on Simulation and Modeling Methodologies, Technologies and Applications (SIMULTECH-2015), // Information Systems and Decision Science, University of Baltimore, Baltimore, U.S.A. pages. 493-500
15. Marin Marinov. Railway operations, time-tabling and control / Marin Marinov, Ismail Sahin, Stefano Ricci, Gordana Vasic-Franklin // Volume 41, Issue 1, May 2013. Pages 59-75
16. Muzykina S.I. Study of working capacity of the marshalling yard / S.I. Muzykina, M.I. Muzykin, G.I. Nesterenko // Bulletin Dnipropetrovsk national University of railway transport, Ukraine, 2016, No. 2 (62) pages. 47-58
17. Renе Schönemann. Scheduling rail freight node operations through a slot allocation approach / Renу Schönemann // Dissertation des Doktors der Ingenieurwissenschaften - Berlin 2016. Pages 217
18. Renу Schönemann. Productivity and Scheduling of Intermodal Terminals in a Railroad Network Context / René Schönemann // Technische Universität Berlin, Chair of Railway Track and Operations. Article for the Heart 2014 conference August 15, 2014. Pages 1-16
19. Wenliang Zhou.  Optimizing the Long-Term Operating Plan of Railway Marshalling Station for Capacity Utilization Analysis / Wenliang Zhou, Xia Yang, Jin Qin, Lianbo Deng // The Scientific World Journal, Department of Civil and Environmental Engineering, Rensselaer Polytechnic Institute, USA, Volume 2014. Pages 3710-3723.
20. Типовой технологической процесс работы сортировочной станции. М., «Транспорт», 2003, 192 с.
21. Инструктивные указания по организации вагонопотоков на железных дорогах ОАО «РЖД». М.: Техинформ, 2007. 527 с.
22. Журавлева Н.А. Результаты бизнес-моделирования работы сортировочной станции / Н.А. Журавлева, В.Г. Карчик, В.С. Юрченко // Экономика железных дорог – 2012. №5. – С. 61-81.
23. Ротер М. Учитесь видеть бизнес-процессы: Практика построения карт потоков создания ценности / Майк Ротер, Джон Шук; Пер. с англ. – 2-е изд. – М.: Альпина Бизнес Букс: CBSD, Центр развития деловых навыков, 2005. 144 с.