Wybrane aspekty doboru środków transportu do realizacji procesów technologicznych

Transkrypt

1 Sławomir Tkaczyk Politechnika Warszawska, Wydział Transportu Wybrane aspekty doboru środków transportu do realizacji procesów technologicznych Wstęp Zapotrzebowanie rynku usług transportowych - przewoźników i spedytorów, nadawców i odbiorców oraz producentów wymusza właściwy dobór środków transportu do realizacji procesów transportowych. W dobie ogromnej konkurencji na rynku przewoźników z jednej strony, a na runku producentów, dostawców i odbiorców z drugiej strony optymalny dobór środków transportu pozwala ograniczać koszty realizacji zadań przewozowych. Pozwala również racjonalnie dostosowywać liczebność taboru do potrzeb realizowanych przedsięwzięć. Narzędziem umożliwiającym właściwy dobór środków transportu jest plan realizacji przedsięwzięcia, które polega na realizacji budowy obiektu magazynowego. Plan przedstawia (najczęściej w postaci graficznej) realizację poszczególnych operacji transportowych w czasie, prezentuje dobór odpowiednich środków transportu oraz zużywane przez nie odpowiadające im zasoby materiałowe. Kryterium wyboru optymalnego planu wariantu realizacji badanego przedsięwzięcia w niniejszym referacie będzie liczba dysponowanych środków transportu (może nim być także koszt lub czas realizacji przedsięwzięcia). Istnieje zatem potrzeba opracowania metody umożliwiającej optymalizację doboru środków transportu do realizacji operacji transportowych, tj. planu. W literaturze brak jest publikacji - nowego podejścia do zagadnień rozwiązujących problem optymalnego doboru środków transportu do realizacji operacji transportowych. Podstawy rozważań na te tematy znajdujemy w pracach T. Ambroziaka [1] oraz częściowo zostały one omówione w pracach S. Tkaczyka [7],[8]. Natomiast znane metody analizy sieciowej - CPM, PERT, GERT nie rozwiązują tego problemu, gdyż ograniczają się jedynie do wyznaczenia ścieżki krytycznej. Projekt budowy budynku magazynowego Graf G [3][4], ilustrujący strukturę operacji procesów technologicznych wyznaczony będzie na przykładzie projektu budowy obiektu magazynowego (rys.1). Realizując budowę obiektu należy wykonać określoną liczbę operacji powiązanych ze sobą szeregiem zależności technologicznych. Na potrzeby niniejszej pracy dokonano podziału operacji procesów technologicznych na operacje wykonawcze (związane z wykonywaniem prac budowlanych określonymi zestawami środków technicznych (technologiami)) Rys. 1. Projektu budowy budynku magazynowego widok z 4 stron 1535

2 i operacje transportowe (związane z dowozem na teren budowy zasobów materiałowych potrzebnych przy realizacji operacji wykonawczych określonymi środkami transportowymi). Zakres i zróżnicowanie planowanych do wykonania prac budowlanych wymagają zaangażowania specjalistycznego sprzętu technicznego oraz wcześniejszego sprecyzowania jego dostępności w okresie przewidzianym na realizację poszczególnych operacji związanych z budową budynku magazynowego. Wykaz operacji wykonawczych procesów technologicznych badanego obiektu przedstawiono w tab.1. Tab.1. Wykaz operacji wykonawczych budowy obiektu magazynowego oraz operacji wykonawczych poprzedzających i następnych dla danej operacji Lp. Nr operacji Opis operacji wykonawczej (k) Operacje poprzedzające Operacje następne 1 m (1) przygotowanie terenu 0 m(2) 2 m (2) roboty ziemne- pod fundamenty m(1) m(3), m(21) 3 m (3) fundamenty i ściany fundamentowe m(2) m(4) 4 m (4) izolacja pozioma i pionowa parteru m(3) m(5) 5 m (5) ściany zewnętrzne-nadziemia m(4) m(6), m(10) 6 m (6) ścianki działowe wewnętrzne m(5) m(7),m(11),m(13),m(14),m( 15) 7 m (7) dach-konstrukcja, ocieplenie m(6) m(8) 8 m (8) dach-pokrycie m(7) m(9) 9 m (9) obróbki blacharskie, rynny m(8) m(20.2) 10 m (10) okna i drzwi zewnętrzne, bramy m(5) m(20.1) 11 m (11) instalacja wodno-kanalizacyjna m(6) m(16.1) 12 m (12) biały montaż m(17) m(18.1) 13 m (13) instalacje elektryczne m(6) m(16.2) 14 m (14) alarm, tv, telefon, sieć komputerowa m(6) m(16.3) 15 m (15) centralne ogrzewanie m(6) m(16.4) 16 m (16) tynki wewnętrzne m(11),m(13),m(14),m(15) m(17) 17 m (17) posadzki i wylewki m(16) m(12),m(19) 18 m (18) roboty malarskie m(12),m(19) m(24.2) 19 m (19) stolarka drzwiowa wewnętrzna m(17) m(18.2) 20 m (20) tynki zewnętrzne m(20) m(24.1) 21 m (21) Ogrodzenie m(2) m(22) 22 m (22) chodniki, podjazdy m(21) m(23) 23 m (23) trawniki m(22) m(24.3) 24 m (24) odbiór techniczny m(20),m(18),m(23) 0 W celu zaplanowania robót związanych z wybudowaniem obiektu magazynowego wymagane jest opracowanie planu (harmonogramu) określającego optymalną kolejność wykonywanych operacji wykonawczych [1]. Ze względu na uwarunkowania technologiczne zidentyfikowane operacje wykonawcze Rys. 2. Graf operacji wykonawczych budowy obiektu magazynowego 1536

3 procesów technologicznych uporządkowane są relacją poprzedzania. Mając wykaz operacji wykonawczych niezbędnych do realizacji danego przedsięwzięcia skonstruowano, w oparciu o wiedzę ekspertów oraz własne doświadczenia tabelę operacji wykonawczych z zaznaczeniem, które z nich bezpośrednio poprzedzają dana operację, a które z nich są następnikami danej operacji (tab.1). Zgodnie z przyjętymi w pracy założeniami, każdy łuk grafu reprezentował będzie operację, a wierzchołki grafu zdarzenia odpowiadające faktom rozpoczęcia i zakończenia operacji. Zatem można narysować graf operacji wykonawczych procesów technologicznych budowy budynku magazynowego (rys.2). Alternatywny graf operacji wykonawczych procesów technologicznych budowy budynku magazynowego przedstawiono na rys. 3. W alternatywnych grafach technologicznych G(f) zmienia się tylko kolejność (pozycja) wykonania poszczególnych operacji. Rys. 3. Graf realizacyjny operacji wykonawczych budowy obiektu magazynowego Zakres prac budowlanych realizowanych przyjętymi powyżej operacjami wykonawczymi wymusza zaangażowanie określonych środków transportu do dowozu na teren budowy (operacje transportowe) wymaganych zasobów materiałowych. Wykaz środków transportu do zrealizowania dostaw przedstawiono w tab. 2. Tab.2. Wykaz środków transportu wykorzystywanych przy budowie obiektu magazynowego Nazwa środka transportu Opis środka transportu (p) Wymiary skrzyni ładunkowej [m/m] P 1 betoniarka x P 2 naczepa specjalizowana x P 3 ciągnik siodłowy + naczepa 24 ton 2,50 /13,60 P 4 samochód ciężarowy 12 ton 2,50 x 7,20 P 5 samochód ciężarowy 6 ton 2,50 x 7,20 P 6 samochód dostawczy 2,0 ton 2,50 x 4,20 P 7 bus osobowy x P 8 samochód dostawczy do 500 kg 1,00 x 1,40 P 9 samochód osobowy x P 10 zestaw do asfaltu x Objętość operacji transportowych (wyrażona np. w jłp) uzależniona jest od objętość operacji wykonawczych (wyrażanych w m2, m3, mb,itp.). Przydział środków transportu (tab.2) do poszczególnych operacji wykonawczych, a zatem i operacji transportowych przedstawiono w tab

4 Tab.3. Przydział środków transportu do realizacji operacji wykonawczych i objętości operacji transportowych budowy budynku magazynowego Lp Rodzaj operacji (wykonawczej/transportowej) Objętość Q oper.wykonawcza Nr środka transportu Objętość Q - oper. transport [m2,m3,mb] [kg] (calopojazd.) (jłp) 1 przygotowanie terenu 5102 m2 x 2, 7 1 x 2 roboty ziemne- pod fundamenty 79,2 m3 x 2, 7 1 x 3 fundamenty i ściany fundamentowe 132 m ,3,4,5,6 x izolacja pozioma i pionowa parteru 198 m ,4,5,6,8 x 6 5 ściany zewnętrzne - nadziemia 805,2 m ,4,5,6,8 x ścianki działowe wewnętrzne 305 m ,4,5,6,8 x 57 7 dach-konstrukcja, ocieplenie 343,2 mb ,4,5 x 34 8 dach-pokrycie 1341,7 m ,4,5 x 66 9 obróbki blacharskie, rynny 220 mb ,4,5,6 x 2 10 okna i drzwi zewnętrzne, bramy 28 szt ,4,5,6 x 2 11 instalacja wodno-kanalizacyjna 220 mb ,4,5,6 x 2 12 biały montaż 9 szt 225 3,4,5,6,8 x 2 13 instalacje elektryczne 400 mb 400 3,4,5,6,7,8,9 x 1 14 instal.alarmowe, tv, telefon, komp 1 kpl 100 3,4,5,6,7,8,9 x 1 15 centralne ogrzewanie 24 szt 700 3,4,5,6,8 x 2 16 tynki wewnętrzne 402, 6 m ,4,5,6,8 x 4 17 posadzki i wylewki 1022 m ,4,5,6,8 15 x 18 roboty malarskie 402,6 m ,4,5,6,8 x 1 19 stolarka drzwiowa wewnętrzna 14 szt ,4,5,6,8 x 2 20 tynki zewnętrzne 402,6 m ,4,5,6,8, x 4 21 ogrodzenie 300 mb ,4,5,6,8 x 8 22 chodniki, podjazdy 2310 m ,4,5,6,8,10 x trawniki 1770 m ,4,5,6,8 x 1 24 odbiór techniczny 1 kpl 7,9 1 x Graf G (rys.3), ilustrujący strukturę operacji procesów technologicznych budowy budynku magazynowego, po uwzględnieniu: - podziału operacji procesów technologicznych na operacje wykonawcze (związane z wykonywaniem prac budowlanych określonymi zestawami środków technicznych (technologiami)) i operacje transportowe (związane z dowozem na teren budowy zasobów materiałowych potrzebnych przy realizacji operacji wykonawczych określonymi środkami transportowymi), - przydziału środków transportowych do realizacji operacji wykonawczych procesu budowy budynku magazynowego znając wydajności środków transportowych i objętości operacji transportowych można przedstawić w formie graficznej, zgodnie z rys.4. Liczbę środków transportu niezbędnych do realizacji poszczególnych operacji transportowych przy wykorzystaniu przydzielonych środków transportu obliczono na podstawie znanych ładowności poszczególnych środków transportowych oraz objętości operacji transportowych, wykazanych w tab.3 i przedstawiono w poniższej tab. 4. Na potrzeby niniejszego artykułu uwzględniono realizację operacji transportowych tylko środkami transportu P3, P4, P5 i P6. Natomiast pominięto operacje wykonawcze numer 1,2,17 i 24 realizowane tylko przez inne niż wyżej wymienione środki transportu. 1538

5 Rys. 4. Graf operacji wykonawczych i transportowych budowy obiektu magazynowego uwzględniający przydział środków transportu Tab. 4. Liczba środków transportu do realizacji operacji transportowych oraz czasy trwania operacji transportowych Lp. Rodzaj operacji P3 P4 P5 P6 P3 P4 P5 P6 (wykonawczej/transportowej) [szt] [szt] [szt] [szt] [godz] [godz] [godz] [godz] 1 przygotowanie terenu x x x x x x x x 2 roboty ziemne- pod fundamenty x x x x x x x x 3 fundamenty i ściany fundament izolacja pozioma i pion ściany zewnętrzne-nadziemia ścianki działowe wewnętrzne dach-konstrukcja, ocieplenie x x 8 dach-pokrycie x x 9 obróbki blacharskie, rynny okna i drzwi zewnętrzne, bramy instalacja wodno-kanalizacyjna biały montaż instalacje elektryczne instal.alarmowe, tv, tel, sieć komp centralne ogrzewanie tynki wewnętrzne posadzki i wylewki x x x x x x x x 18 roboty malarskie stolarka drzwiowa wewnętrzna tynki zewnętrzne ogrodzenie chodniki, podjazdy trawniki odbiór techniczny x x x x x x x x 1539

6 Plan realizacji obiektu magazynowego z kryterium liczby zastosowanych środków transportu Dla rozpatrywanego projektu budowy budynku magazynowego (rys.1) przy zastosowaniu programu komputerowego LINGO 9.0 [5] rozwiązano następujące zadania optymalizacyjne [2]: - jednokryterialne zadanie wyznaczenia planu o funkcji kryterium, która jest minimalna liczba środków transportowych, - jednokryterialne zadanie wyznaczenia planu o funkcji kryterium, która jest maksymalna liczba środków transportu. Na podstawie przyjętego grafu technologicznego budowy obiektu magazynowego (rys.2), transponowanego na graf technologiczny (rys.3), uwzględniając: - wykaz operacji wykonawczych i transportowych procesów technologicznych, - wykaz środków transportu oraz ich wydajności i objętości dla poszczególnych operacji transportowych, - liczbę środków transportu do realizacji operacji transportowych uzyskano wyniki, które zostaną zaprezentowane poniżej. Minimalna liczba środków transportu realizujących operacje transportowe Dla rozpatrywanego projektu budowy obiektu magazynowego (rys.1) przy zastosowaniu programu komputerowego LINGO 9.0 [5] wyznaczono plan realizacji operacji transportowych ze względu na minimalizację liczby zastosowanych środków transportu. Zaproponowano model wyznaczania minimalizacji liczby środków transportu w postaci przedstawionej na rys.5. Rys. 5. Model zadania optymalizacyjnego wraz z ograniczeniami funkcji kryterium Uzyskane rozwiązanie określające minimalny i maksymalny czas realizacji, liczbę środków transportu oraz plan rozpatrywanego przedsięwzięcia przedstawiono na rysunkach poniżej. 1540

7 Rys. 6. Rozwiązanie minimalna liczba środków Rys. 7. Rozwiązanie maksymalna liczba środków transportu transportu Rys. 8. Rozwiązanie minimalna czas realizacji przedsięwzięcia Rys. 9. Rozwiązanie plan realizacji przedsięwzięcia Minimalna liczba środków transportu do realizacji budowy budynku magazynowego, przy uwzględnieniu zastosowanych środków transportowych oraz przyjętych objętości poszczególnych operacji transportowych wyniosła Lmin -43 środki transportu (rys.6). Analogicznie została wyznaczona maksymalna liczba środków transportu do realizacji budowy budynku magazynowego i wyniosła Lmax środków transportu (rys.7). Minimalny czas realizacji operacji transportowych wyniósł Tmin 86 godzin (rys.8), a maksymalny czas realizacji Tmax 636 godzin. 1541

8 Plan realizacji operacji transportowych został wyznaczony, zgodnie z przyjętym grafem (rys.4), poprzez wskazanie chwil rozpoczęcia realizacji poszczególnych operacji transportowych, co przedstawiono powyżej w rozwiązaniu (rys.9). Podsumowanie Analizowany w artykule problem doboru środków transportu oparto na przykładzie projektu budowy obiektu magazynowego. Opracowana metoda wykorzystująca program komputerowy LINGO 9.0 pozwala więc na wyznaczenie takiego planu (określenia kolejności i chwil rozpoczęcia realizacji operacji transportowych przy zastosowaniu odpowiednich środków transportu), dla którego całkowita liczba środków transportu jest optymalna. Wprowadzając do obliczeń dodatkowo ograniczenia, występujące w rzeczywistości w firmach transportowych (dysponowany tabor w przedsiębiorstwie) można wykorzystać przedstawione w artykule narzędzie (metodę) do optymalnego doboru środków transportu realizujących realne zadania transportowe na rynku usług transportowych. Streszczenie Przedstawiono problematykę doboru środków transportu do realizacji operacji transportowych opartą na przykładzie budowy obiektu magazynowego. Opracowana metoda pozwala na wyznaczenie takiego planu doboru środków transportu (określenia kolejności i chwil rozpoczęcia wykonywania operacji transportowych odpowiednimi środkami transportu), dla którego funkcja kryterium (liczba środków transportu) jest optymalna. Przeprowadzone badania symulacyjne wykazały, że zastosowanie tej metody umożliwia jednoznaczny dobór środków transportu do realizacji poszczególnych operacji transportowych. Selected aspects of the choice of means of transport for technological processes Abstract The Project discusses the issue of determining a schedule based on the example of building the warehouse object. The developed method allows to determine the construction schedule (define the order of technological operations) with the optimal function criterion (number of means of transport). The simulations have shown that this method allows an unambiguous selection of the means of transport (vehicles) to implement the particular technological operations. LITERATURA [1]. Ambroziak T.: Metody i narzędzia harmonogramowania w transporcie, Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji- PIB, Radom, [2]. Jacyna M.: Modelowanie i ocena systemów transportowych, OWPW, Warszawa [3]. Korzan B.: Elementy teorii grafów i sieci, PWN, Warszawa [4]. Leszczyński J.: Modelowanie systemów i procesów transportowych, OWPW, Warszawa, [5]. LINDO SYSTEM INC.: Podręcznik użytkownika pakietu komputerowego LINGO, Chicago [6]. Tkaczyk S.: Optymalizacja czasu w metodzie wyznaczania harmonogramu realizacji punktowego obiektu infrastruktury transportowej, w Logistyka: czasopismo dla profesjonalistów, Instytut Logistyki i Magazynowania, nr 4/2014. [7]. Tkaczyk S.: Metoda doboru środków transportu uwarunkowana normami EURO, w Combustion Engines: czasopismo naukowe, PTNSS, nr 3/