Выбор схемы резервуарного парка нефтяного терминала по множеству критериев

Полный текст

Практически во всех отраслях науки и промышленности возникает необходимость по результатам испытаний, исследований или расчетов сравнить несколько объектов или технических предложений, направленных на решение одной и той же задачи, чтобы в конечном счете выбрать одно из них, наиболее полно удовлетворяющее предъявленным требованиям (критериям). В этот же круг задач входит определение лучшей схемы резервуарного парка на стыке сухопутного и водного транспорта на основе сравнения вариантов с учетом введенных критериев. Для выбора перспективного варианта предлагаем учитывать комплекс требований к процессу. Используемые критерии имеют разную размерность, поэтому выбор лучшего решения сопряжен с обработкой (переработкой) этих критериев для их приведения к общему «знаменателю». Как показывает практика, корректный выбор лучшего решения даже по трем-четырем критериям представляет собой проблему.

Учитывая общенаучный и промышленный интерес к решению задач такого рода, в настоящей работе использован метод, позволяющий корректно выделить лучшее решение из рассматриваемых по множеству критериев, в том числе противоречивых.

В целом предложенный подход позволяет расширить возможности теории управления перевозочным процессом за счет повышения качества перевозок по комплексам рассматриваемых в каждом конкретном случае критериев. Покажем его функционирование при решении конкретной задачи, а именно – при выборе схемы терминала для перевалки жидкого топлива на стыке сухопутного и водного транспорта.

До настоящего времени проблеме рационального выбора объемов резервуарного парка нефтеперевалочных терминалов уделялось недостаточно внимания. В основном освещались создание высокоэффективной и устойчивой системы мультимодальных перевозок на базе морских и речных портов, а также рационализация мощностей нефтяных терминалов для обеспечения взаимодействия со смежными видами транспорта [1–9]. Выводы по этим работам нуждаются в совершенствовании, надо доработать методы и подходы для решения новых перспективных задач.

При определении рационального объема резервуарного парка нефтяных терминалов используются методики, не учитывающие фактической загрузки резервуаров и объема переваливаемого груза. Если при определении рациональной вместимости резервуарного парка не учитывать взаимодействующие транспортные потоки и производительность перегрузочных мощностей, то увеличиваются простои транспортных средств в портах и на железнодорожных путях.

Постановка задачи

При выборе схемы терминала одновременно оцениваются многие факторы (критерии) и выбирается их лучшее цифровое сочетание.

В качестве главных критериев примем:

k_ОТ – объем терминала (м³);

k_ЗС – затраты на строительство (тыс. руб.);

k_ВР – время монтажных работ (сутки);

k_ОБС – затраты на обслуживание при будущей эксплуатации терминала (тыс. руб./год);

k_РЕМ – затраты на будущий ремонт резервуаров (тыс. руб./год);

k_ПОТ – экономические потери при простое терминала на ремонте (тыс. руб./год);

k_р – риски, связанные с финансовыми потерями при эксплуатации терминала (балл).

В задаче принимается гипотеза, что большое количество резервуаров (при заданном суммарном объеме) уменьшает финансовые риски благодаря меньшей вероятности одновременного выхода из строя значительного общего объема терминала.

Общий объем терминала k_ОТ при выборе лучшей схемы должен быть задан на основе предварительного анализа и расчета факторов, обеспечивающих минимальные финансовые потери для участников перевозочного процесса, так как именно они заинтересованы в бесперебойной перевозке грузов (в нашем случае – жидкого топлива). Таким образом, выбор схемы терминала при заданном общем объеме представляет собой важную многокритериальную задачу.

Решение задачи

k_ЗС для каждой схемы определяются по соответствующим нормативным документам. Для каждого заданного варианта критерии k_ВР, k_ОБС, k_РЕМ, k_ПОТ, k_р назначаются и используются при решении как начальные условия.

При выборе лучшей схемы терминала рассмотрим четыре варианта А₁, …, А₄ по приведенным критериям. Варианты различаются количеством резервуаров терминала, а общий объем остается. При этом в варианте А₁ будет рассмотрен 1 резервуар, соответственно, 2, 3 и 4 – в вариантах А₂, А₃, А₄. Ниже приведены цифровые (Ц) значения всех критериев по вариантам А₁, …, А₄, при этом не исключено, что на практике могут рассматриваться иные или дополнительные критерии, которые помогут найти лучшее решение.

Вариант А₁

 – 20 тыс. м³ (один резервуар);

 – 59 250 тыс. руб. (здесь и ниже цифровые значения данного критерия указаны в соответствии с табл. 1, при этом графы стоимости конструкции и монтажа суммированы; аналогично в вариантах А₂, А₃, А₄;

 – 105 суток (табл. 1);

 – 3150 тыс. руб./год;

 – 2000 тыс. руб./год;

 – 12 000 тыс. руб./год;

 – 0,6 (изменяется в пределах 0–1, при этом принимается, что чем выше степень риска (хуже для заказчика перевозки), тем меньше число).

Вариант А₂

 – 20 тыс. м³ (суммарный объем двух резервуаров, каждый по 10 тыс. м³);

 – 67 475,1 тыс. руб. (табл. 1);

 – 176 дней (табл. 1);

 – 4400 тыс. руб./год;

 – 2600 тыс. руб./год;

 – 8000 тыс. руб./год;

 – 0,7.

Таблица 1. Стоимостные и временные показатели

Вариант А₃

 – 20 тыс. м³ (суммарно три резервуара объемом 10, 5 и 5 тыс. м³);

 – 67 639,21 тыс. руб. (табл. 1);

 – 212 дней (табл. 1);

 – 5200 тыс. руб./год;

 – 3000 тыс. руб./год;

 – 6000 тыс. руб./год;

 – 0,8.

Вариант А₄

 – 20 тыс. м³ (четыре резервуара по 5 тыс. м³ каждый);

 – 67 803,32 тыс. руб. (табл. 1);

 – 248 дней (табл. 1);

 – 5800 тыс. руб./год;

 – 3300 тыс. руб./год;

 – 4000 тыс. руб./год;

 – 0,9.

В соответствии с алгоритмом [10] аналогично решениям задач в работах [11, 12] по цифровым значениям Ц критериев вариантов А₁, …, А₄ построим табл. 2. Так как значение Ц_ОТ постоянно для всех вариантов (заданный общий объем резервуаров независимо от варианта схемы), в таблице оно опущено.

Используя табл. 2, построим табл. 3 мест М (значения в квадратных скобках) вариантов А₁, …, А₄ по каждому критерию и умножим эти показатели на соответствующий вес (0 ≤ в ≤ 1) критерия. Напомним, что в соответствии с [10], чем больше вес (ближе к 1), тем значимее этот критерий и больше уточненное значение места M (M = Мв) по отношению к другим по данному критерию.

Таблица 2. Значения Ц критериев для вариантов А₁, …, А₄

Присвоим критериям следующие значения веса:

k_ЗС → = 1,0; k_ВР →  = 0,75;

k_ОБС →  = 0,90; k_РЕМ →  = 0,70;

k_ПОТ →  = 0,70; k_р →  = 0,65.

В табл. 3 введем значение m по каждому варианту А₁, …, А₄, где m равно сумме значений M по каждому варианту А₁, …, А₄.

По результатам, приведенным в табл. 3, построим зависимость m = ƒ(n), где n = 1, …, 4 (количество резервуаров) – вариантов А₁, …, А₄, соответственно. Зависимость представлена на рисунке.

Таблица 3. Уточненные места  М вариантов в  А₁, …, А₄ с учетом веса «в» критериев

Графическое соотношение значений m и n

Как видно из графика, распределение m относительно n представляет собой линейную обратную зависимость m = m(n^–1), свидетельствующую, что при выборе варианта схемы терминала по комплексу принятых в работе критериев использование одной емкости более предпочтительно (максимальное значение m в табл. 3 и на графике), чем нескольких при заданном суммарном объеме емкостей.

Полученный вывод относится к тем условиям (критериям), которые рассматривались в настоящей задаче. В другом случае (при рассмотрении других или дополнительных критериев) линейная зависимость (уравнение прямой) может изменяться, что дает другое соотношение значений m и n.

Метод определения лучшего решения может применяться на практике в подобных задачах. Решения при этом во многом зависит от входных параметров условия задачи, т. е. в нашем случае – от выбранных критериев, их значений и веса.

Для точечной проверки одного из полученных значений  М (даны в квадратных скобках в табл. 3) используем линейное интерполирование (уравнение прямой через две точки). Проверку проведем по критерию k_ВР для варианта А₃, подставляя в упомянутое выражение значения Ц_ВР и М_ВР из табл. 2 и 3:  М = М М М получим (212–176) / (248–176) = (М / (3–1), откуда неизвестное М М что совпадает со значением в табл. 3.

Заключение

Исследования в сфере мультимодальных перевозок обусловили развитие теории перевозок, концентрируясь на уменьшении потерь и рисков в интересах заказчика.

Для корректного принятия решения и оценки комплекса перевалки жидкого топлива рассмотрен практический пример объективного выбора лучшей схемы резервуарного парка.

Для достижения поставленной цели в предложенном примере использованы технические и экономические параметры, определившие рациональный объем резервуаров с целью минимизации настоящих и будущих расходов при заданных рисках. Применяемый метод позволяет объединить интересы участников транспортного рынка для минимизации технических, финансовых и организационных потерь.

В результате из конкурирующих вариантов выбран лучший с учетом цифровых значений значимости критериев. Отметим, что объективность решения увеличивается за счет повышения качества критериев с присвоенным весом.

Об авторах

Антон Николаевич Ляшенко

Автор, ответственный за переписку.
Email: an-lyashenko@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4609-5554

аспирант

Список литературы

Дополнительные файлы

Доп. файлы

Действие

1. JATS XML

Скачать

2. Графическое соотношение значений m и n

Скачать (18KB)

Метаданные