Оптимизация размещение грузов в портовых складах

Федеральное агентство морского и речного транспорта

Федеральное государственное образовательное учреждение

« Морской государственный университет им. Адмирала Г.И. Невельского»

Морская академия

Морского права

Курсовая работа

По дисциплине Грузоведение

Оптимизация размещение грузов в портовых складах

7--190041

Руководитель работы

В.В

Выполнил студент з/ф

Сокотун Д.Н

Г. Владивосток

Содержание

1.Исходные данные…………………………………………….2

2. Расчетная часть……………………………………………...4

3. Приложение №1…………………………………………….11

4. Приложение №2…………………………………………….12

1. Введение.

Грузоведение – самостоятельная научная дисциплина, которая имеет свой предмет исследования (груз), проблемы и методологический аппарат.

Предметом грузоведение являются транспортные характеристики и транспортное состояние грузов, взаимодействие грузов с окружающей средой и между собой, взаимосвязь транспортного состояние грузов с технологией и организации транспортного процесса, оптимальные режимы хранения грузов в трюмах судов и портовых складах.

Одним из ключевых и решающим фактором обеспечения безопасных транспортных процессов, сохранности грузов и эффективной работы предприятия в целом является грамотное ведение складского хозяйства.

Рациональное использование складских емкостей, а также планирование загрузки складской емкости, напрямую влияют на грузооборот порта, простой судов, безопасность транспортировки и как немаловажный фактор для конечных потребителей, на конечную стоимость продуктов.

Целью выполнения данного курсового проекта является получение знаний

для расчетов условий оптимизации размещения грузов в портовых складах, а также

приобретение практических навыков при проектировании безобвязочных пакетов, определение потребности и планирование загрузки складской площади. Результатом работы становится план распределения по складам прибывающих грузопотоков.

2. Расчетная часть

1. Исходные данные

Исходные данные формируются на основании задания с использованием прил. 1 и 2. результаты сводятся в табл. 1 и 2.

2.1.1 Характеристика складов

Индекс склада	Полезная площадь склада, м²	Техническая нагрузка, т/м²	Основной механизм, обслуживающий транспорпортно-складские операции
1	691,2		Электропогрузчик СИНКО
2	691,2		Электропогрузчик СИНКО
3	691,2		Электропогрузчик СИНКО

2.1.2Вариантная таблица

Код грузов	Кол-во прибытие, тонн	Код поддона	Тип погрузчика	Тип склада и техническая норма работы в нём
				№ 1		№ 2	№ 3
2 26 30 15	575 670 400 670	1	СИНКО	2Б 2,2	2Б 3,2		1А 1,8

2.1.3Технические характеристики электропогрузчика СИНКО

Грузоподъемность, т.	1,5
Ширина, м	1,27
Наименьший радиус разворота, м	1,9
Наибольшая высота подъема груза, м	3,2
Расстояние от передней оси погрузчика до вилочного захвата, м	0,35
Расстояние от продольной оси погрузчика до точки разворота, м	0,68

2.1.4 Параметры поддона № 1

Ширина, мм	Длина, мм	Допустимая высота штабелирования на поддон, мм
800	1200	970

2.1.5 Параметры складов.

Типы складов	L,м	B,м	B1,м	B2,м	Шаг колонн, м	Hcклада, м
2Б	36	24	4	4	12	5,5
2Б	36	24	4	4	12	5,5
1А	36	24	6	4	12	4,5

2.1.6 Характеристика грузов.

Груз	Вид тары	Габариты места, мм			Масса места	Средства пакетиро-вания
		Длинна	Ширина	Высота
1	Консервы рыбные	430	330	180	17	Ящ. К 29
2	Гвозди	579	310	190	51	Ящ. Дощ.
3	Вкладыши полиэтиле-новые	800	400	150	25	Мешки полиэти-леновые
4	Книги и тетради	600	400	500	105	Ящики

2.2.Формирование пакетов из прибывших грузов

Являясь укрупненной грузовой единицей, состоящей из нескольких мест, пакет предназначен обеспечить повешение интенсивности погрузочно-разгрузочных работ благодаря более широкому применению механизмов. При формировании пакета должны соблюдаться требования:

· Однородность груза в пакете;

· Прочность и устойчивости пакета;

· Возможность перегрузки пакета существующими машинами и механизмами;

· Удобство подсчета количества мест в пакете, сохранности тары груза и самого груза.

В курсовой работе цель формирования пакета – механизация складских операций. В дальнейшем пакет может быть расформирован. Это определило средство пакетирования – поддон, удобный для работы с использованием складских машин малой механизации. Транзитные склады, описываемые в курсовой работе, не специализированные по назначению, нормы технической нагрузки в складах – различны, по этому рекомендуется формировать пакет исходя из использования грузоподъемности складской перегрузочной машины – элктропогрузчика. Габаритные размеры пакета ограничиваются размерами поддонов.

Выделив основные ограничения характеристик формируемого пакета, интерактивно определяющего габариты и массу.

При этом на каждом последующем шаге накладываются новые ограничения.

2.2.1 Определение массы пакета

Масса пакета, формируемого из i-го груза на поддон, не должна превышать грузоподъемности ПТМ.

- масса формируемого пакета, кг;

- грузоподъемность механизма, работающего с пакетом, кг.

Исходя из неравенства максимально допустимое количества мест груза i в пакете

где - масса одного места груза i, кг.

=1500/17=88

=1500/51=29

=1500/25=60

=1500/105=14

2.2.2 Определение площади пакета

Площадь пакета, формируемого из i-го груза, должна быть близка площади поддона.

,

где - площадь пакета с грузом,

- площадь пакетирующего устройства.

В работе в качестве пакетирующего устройства используется поддон.

Это формула ограничивает размеры основания пакета длинной и шириной пакетирующего средства. Допустимое отклонение размеров пакета от размеров поддона – 80 мм.

,

,

где, - длина и ширина пакета, мм.

, - длина и ширина пакетирующего устройства, мм.

1200+80

800+80

1280 мм

880 мм

2.2.3 Определение ограничения высоты пакета

Высота пакета зависит от физических свойств пакетирующего груза, способа формирования пакетов, места формирования штабеля, а также некоторых других факторов. Однако, вне зависимости от их влияния, установлено максимально допустимое значение высоты пакета, при котором пакет сохраняет форму после воздействия возникших при транспортировке инерционных и динамических нагрузок.

,

где - высота формируемого пакета, мм;

-допустимая или расчетная высота укладки груза на поддон площадью , мм.

,

где - высота одного груза i, мм.

принадлежит к ряду целых чисел, выбор целых чисел необходимо производить в меньшую сторону.

=970/180=5

=970/190=5

=970/150=6

=970/500=1

2.2.4. Условие сохранения стабильности формы пакета.

Сформированный пакет должен обладать устойчивостью к разрушения при воздействии инерционных нагрузок с ускорением до 20 м/с.

При отсутствии средств скрепления устойчивость достигается путем применения специальных методов укладки грузовых мест с перевязкой по слоям.

Укладку производят таким образом, что каждое место последующего яруса оказывает давление на два и более грузовых места предшествующего яруса. Благодаря стандартизации тары, разработаны общие методы формирование пакетов. Однако перевозки морским транспортом грузов с широким диапазоном типов и размеров заставляют прибегать к использованию нестандартных способов укладки. В этом случае предлагается воспользоваться методом графического моделирования. Суть метода – в последовательном моделировании нечетного (начиная с первого) яруса и четного (начиная со второго). При данном подходе пакет представляется в виде набора стандартных, последовательно чередующихся нечетного и четного ярусов. Тогда процесс моделирования состоит из следующих этапов.

1-й этап. Начало моделирования первого яруса. Выбирается масштаб позволяющий отобразить поддон на стандартном листе формата А4, сохраняя пери этом пропорции поддона. Вычерчивается макет поддона в виде прямоугольника.

2-й этап. На левой и нижней стороне прямоугольника с помощью рисок наносится расстояние, равное ширине грузового места.

3-й этап. На левой и нижней стороне прямоугольника наносится расстояние, равное длине грузового места. При этом используются риски, длина которых превышает длину рисок, используемых на втором этапе.

4-й этап. Находят участки наименьшего расстояния маленькой риски от большой. На макете такой участок должен быть обведен кругом.

5-й этап. На участке максимального расстояния рисок от длиной риски вдоль стороны макета располагают грузовое место длиной стороной. В противоположную сторону от короткой риски располагают второе грузовое место. При этом ширина места откладывается на стороне макета, а место располагается перпендикулярно первому месту.

6-й этап. Достраивается макет яруса, сохраняя направленность выкладки как вдоль, так и поперек.

7-й этап. Второй ярус моделируется поворотом первого яруса на 180º.

Пользуясь выбранными ограничениями и выбранным способом укладки, определяем количество мест в одном ярусе.

2.2.5.
Уточнение характеристик пакета

2.2.5.1. Уточнение высоты пакета

Выбрав способ укладки (см. Приложение № 1), определяются количества ярусов в пакете, исходя из использования грузоподъемности средств механизации.

где - максимально допустимое количество мест в пакете;

-количества мест груза i в одном ярусе; зависит от выбранного способа укладки. принадлежит к целому ряду чисел.

=88/6=14

=29/4=7

=60/3=20

=14/43=3

На полученное значение накладывается ограничение высоты пакета. Фактическое количество ярусов в пакете выбирают из неравенства:

514

57

620

13

=5

=5

=6

=1

2.2.5.2. Уточнение массы пакета

Масса пакета на поддоне с грузом i может быть найдена как произведение количества мест в пакете на массу одного груза.

где - масса пакета с грузом, т;

- количество ярусов в пакете;

- количество мест груза i в одном ярусе;

- масса одного грузового места груза i, кг.

=5*6*17*0,001=0,51 т

=5*4*51*0,001=1,02 т

=6*3*25*0,001=0,45 т

=1*4*105*0,001=0,42 т

2.2.5.2 Определение удельной нагрузки пакета

Удельная нагрузка, создаваемая одним пакетом, вычисляется кА частное от деления массы пакета на площадь основания (поддона).

,

где - удельная нагрузка пакета, т/м²;

- масса пакета с грузом i, м.

=0,51/(1,2*0,86)=0,49 т/м²

=1,02/(1,2*0,8)=1,06 т/м²

=0,45/(1,2*0,8)=0,47 т/м²

=0,42/(1,2*0,8)=0,44 т/м²

Результаты расчета удельной нагрузки одиночных пакетов заносим в таблицу.

Находим высоту пакета по формуле:

nter;">

где - высота места, м.

=5*0,18=0,9 м

=5*0,19=0,95 м

=6*0,15=0,9 м

=1*0,5=0,5 м

Параметры пакета	Груз №1	Груз №2	Груз №3	Груз №4
Удельная загрузка пакета, т/м	0,49	1,06	0,47	0,44
Длина пакета, м	1,2	1,2	1,2	1,2
Ширина пакета, м	0,86	0,8	0,8	0,8
Высота пакета, м	0,9	0,95	0,9	0,5

2.3. Расчет по загрузке склада

В этом разделе курсовой работы необходимо провести расчеты плановых показателей удельной нагрузки и коэффициента использования площади склада, характеризующих эффективность использования емкостей склада при хранении каждого из прибывших грузов.

2.3.1. Определение удельных эксплутационных нагрузок

Удельные эксплуатационные нагрузки определяются по формуле:

,

-эксплуатационная нагрузка, создаваемая штабелем из пакетов грузов в складе j , т/м².

- количество пакетов в складе i по высоте в складе j.

Величина зависит от технической нормы загрузки склада и технических возможностей перегрузочных машин , обслуживающих склада, и соответственно:

,

где - допустимое количество пакетов груза i по высоте, исходя из технической нормы нагрузки в складах j.

- допустимое количество пакетов груза i по высоте, исходя из технических возможностей электропогрузчиков, обслуживающих склады, которые определяются по формуле:

,

где - техническая форма загрузки склада j, т/м².

Полученную величину округляют до целого в меньшую сторону.

Склад № 1

= 2,2/0,49 =4

=2,2/1,06=2

=2,2/0,47=4

=2,2/0,44=5

Склад № 2

=3,2/0,49=6

=3,2/1,06=3

=3,2/0,47=6

=3,2/0,44=7

Склад № 3

=1,8/0,49=3

=1,8/1,06=1

=1,8/0,47=3

=1,8/0,44=4

,

где - наибольшая высота подъема груза электропогрузчиком, м.

Величину округляют до наименьшего целого значения.

-высота пакета груза i, м.

=(3,2/0,9)+1=4

=(3,2/0,95)+1=4

=(3,2/0,9)+1=4

=(3,2/0,5)+=7

Склад № 1 Склад № 1

44 =4

42 =2

44 =4

75 =5

Склад № 2 Склад № 2

46 =4

43 =3

46 =4

77 =7

Склад № 3 Склад № 3

43 =3

41 =1

43 =3

74 =4

Эксплуатационная нагрузка будет равна.

Склад № 1

=4*0,49=1,96

=2*1,06=2,12

=4*0,47=1,88

=5*0,44=2,22

Склад № 2

=6*0,49=2,94

=3*1,06=3,18

=6*0,47=2,82

=7*0,44=3,08

Склад № 3

=3*0,49=1,47

=1*1,06=1,06

=3*0,47=1,41

=4*0,44=1,76

Наименование груза	Эксплуатационная нагрузка в складе
№1	№2	№3
Консервы рыбные	1,96	2,94	1,47
Гвозди	2,12	3,18	1,06
Вкладыши полиэтиленовые	1,88	2,82	1,41
Книги и тетради	2,22	3,08	1,76

2.3.2. Планирование загрузки складской площади

Планирование загрузки складской площади – это комплекс взаимоувязанных мероприятий по выбору систем выкладки грузовых единиц и схемы расположения проходов, проездов, с последующим определением их ширины в зависимости от их назначения. Одним из результатов планирования является определение площади для хранения в складе грузов .

,

где - полезная площадь склада, м²;

- площадь проходов, м²;

- площадь проездов для технических средств, м²;

- площадь разрывов между штабелями.

При планировании площади необходимо соблюсти общие правила к складированию грузов в складах:

· требование создание условий для безопасного хранения грузов на складах, предполагающие возможность вентилирования груза и предотвращение его отсыревания от стен благодаря разрывам между конструкциями склада и штабелями – 0,5 м;

· требование дискретного хранения партии груза, предусматривающее проходы между штабелями для осмотра и подсчета груза;

· требование доступности каждой партии, определяющее место нахождения начала или конца партии у одного из проездов.

· Совершенство планирования оценивают коэффициентом использования полезной площади склада .

В число основных методов увеличения интенсивности складских операций входит механизация погрузочно-разгрузочных и транспортных операций на складе, что определило основную грузовую единицу для генеральных грузов – пакет либо контейнер. Формирование штабелей при использовании в качестве технических средств механизации электропогрузчиков трансформировалось в последнюю выкладку погрузчиком пакетов в ряд. Протяженность ряда составляют несколько коротких сторон пакетов.

Ряды, сформированные перпендикулярно продольной оси склада, образуют поперечную систему расположения пакетов. Ряды, выложенные параллельно продольной оси, образуют продольную систему.

2.3.3. Выбор направления каждого проезда

Направление каждого проезда в складе совпадает с направлением складских грузопотоков, проходящих через приемоотпускные устройства складов. Поэтому началом и завершением главных проездов становятся дверные проемы складов.

2.3.4. Выбор системы расположения пакетов и вспомогательных проездов.

На выбор системы расположение пакетов влияют характеристики и конструктивные особенности складов, а также величина поступающих на хранение партий грузов.

В курсовой работе производят планирование загрузки секций склада грузами, поступающими небольшими партиями. Поэтому длину выкладки штабеля рекомендуется принимать равной не менее чем двум пакетам по ширине. Критерием оценки рационального использования склада служит минимально возможное количество вспомогательных проездов.

Для определения минимального количества сравнивают выражения:

где , - длина и ширина склада, м;

- длина ряда, м;

/ - предполагаемое количество проездов при поперечной системе расположения пакетов,

- общее количество главных проездов в складе.

В случае / - > / - предпочтительной является поперечная система выкладки, а в противном случае – продольная.

Выбрав системы, на макете секции склада моделируют схему проездов. Вспомогательные проходы должны быть соединены с главными. На схеме склада стрелками указывают направление проездов. Площадки между проездов предназначены для размещения пакетов. Для уточнения размеров площадок рассчитывают потери площадей на проходы и проезды.

2.3.5. Затраты площади на проходы и проезды

Исходя из общих требований складирования грузов вдоль стен складов оставляют проходы шириной 0,5 м.

Затраты площади на проезды определяются их шириной, зависимой от целевого назначения проезда. Различают три вида проезда: транспортные, операционные, комбинированные. Транспортный проезд предназначен для движения электропогрузчиков. Поэтому его ширина должна обеспечивать проезд двум двигающимся навстречу погрузчикам и определяется по формуле:

,

где - ширина транспортного проезда , м;

-ширина электропогрузчика, м;

-безопасный зазор между погрузчиками и штабелем. =0,2м.

=2*1,27+3*0,2=3,14

Если ширина погрузчика меньше длины перевозимого пакета, то величену изменяют на .

<

1,2<1,27

неравенство неверно, поэтому величина остается неизменной.

В операционных проездах электропогрузчик выполняет маневры по штабелированию пакетов (подъезд к штабелю с разворотом). Если поперечный размер пакета меньше двойного расстояния от продольной оси погрузчика до точки разворота, то минимальная ширина проезда определяется формулой

где - радиус разворота погрузчика, м,

-расстояние от передней оси до вертикальной полки вил,

-ширина пакета, м

2*b

0,861,36

=1,9+0,35+0,86+0,2=3,31

Комбинированные проезды предназначены для формирования погрузчиком штабеля и одновременного движения других погрузчиков. Исходя из этого их ширина равна;

=3,31+3,14+0,2=6,47

Для удобства коммерческой обработки грузов между рядами разных партий предусматривать проходы шириной 0,5 м. В целях обеспечения устойчивости штабеля количество рядов должно быть не менее двух.

2.3.6. Расчет площади, занятой грузом

Расчет площади, занятой грузом, удобнее вести через пакетовместимость одного яруса склада. Для этого определяют метрические размеры зон хранения груза на полученном макете складского отсека, учитывая затраты на проходы вдоль стен и проезды. Зная габариты пакета, рассчитывают общее количество пакетов, которое возможно разместить в один ярус на грузовых площадках, не забывая при этом о проходах между рядами. Умножив полученное количество пакетов на площадь одного пакета, узнаем

, м²

2.3.7. Расчет коэффициента использования полезной площади склада

Расчет груза производится по формуле

.

Площадь, занятую грузом, выбираем из формулы

, м²

При размещении пакетов разных типов и размеров получаем несколько значений , соответствующих использованию площади при хранении в складе каждого типа пакетов с грузом i.

Значение коэффициента использование складских площадей, полученное расчетным путем, не должно быть ниже приведенных в таблице значений.

Предельные значения коэффициента использования

складских площадей

Типы складов	Значение коэффициента
	Крупных партий	Мелких партий
Склады крытые одноэтажные а) шириной менее 24 м	0,65	0,6
в) шириной менее 24 - 36 м	0,70	0,6
б) шириной свыше 36 м	0,75	0,65

2.4. Размещение грузов на складах

При планировании размещения прибывающих в порт грузов на свободную складскую площадь в качестве критериев оптимальности могут быть использованы несколько показателей.

В данном проекте оптимальным считается такое размещение грузов в пакетах, в результате которого наиболее полно используется полезная площадь каждого склада.

В общем случае высоту штабеля определяют из условий:

- прочности тары,

- возможности средств механизации,

- физико-химических свойств груза,

- требование правил техники безопасности (Нт. б. для генгрузов 4,5 м),

- высоты склада,

- технической формы нагрузки.

2.4.1. Постановка задачи

В порт поступило n наименование груза. Необходимо так разместить прибывшие грузы на складах с полезной площадью каждого (j=1,2…m), чтобы наиболее полно использовать емкость каждого склада. Целевая функция принимает вид:

где - количество груза i, помещенное в складе j, т

- валовая нагрузка груза, т/м².

При этом:

где
Ошибка! Закладка не определена.
- площадь, планируемая под груз i в складе j,

- общее количество груза i, прибывшие в порт.

Для определения количества необходимой полезной площади для складирования партии груза используется также формула;

где - количество груза в партии, т;

- расчетная эксплуатационная нагрузка для данного груза в данном складе, т/м²;

- коэффициент использования полезной площади склада; применяемый на основании расчетных данных.

2.4.2. Методика нахождения варианта оптимального размещения грузов по складам

Методика основана на использовании методов линейного программирования.

Распределение грузов происходит до исчерпания грузов либо до исчерпания складов.

Результаты распределения заносят в таблицу.

После заполнения таблицы делается краткий анализ заполнения складов (наличие остатка груза, либо складов) и результаты заполнения сравниваются с помощью различных методик.

Результаты распределения грузов с использованием методов линейного программирования в графической формы должны быть представлены на листах ватмана (графическое приложение).

Задача распределения нескольких грузов с разными удельными объемами и высотой штабелирования решается в табличной форме. На основании формулы по известным данным и находим . Далее, используя исходные данные и формулы или составляем таблицу, которая дает вариант наилучшего использования технической нормы загрузке каждого склада.

После каждого получения промежуточного результата в таблице рассчитываем новою эксплуатационную нагрузку по формулам

, или

и необходимую складскую площадь по формуле

Приложение № 1

Груз № 1

Груз № 2

Груз № 3

Груз № 4

Приложение № 2

Склад № 1

Склад № 2

Склад № 3