甩掛運輸在新疆大型鋼鐵企業實施的可行性研究

韓娜娜

摘 要：以S鋼鐵企業為研究對象，在對其廠內實施甩掛運輸的可行性進行分析的基礎上，針對道路運輸系統中存在的問題，根據甩掛運輸組織模式的選擇依據，建立了循環甩掛雙目標調度模型，通過編程求解，對甩掛運輸與傳統單車車輛績效比較分析，結果顯示循環甩掛運輸在大型鋼鐵企業的實施能增強廠區運輸流動的合理性，減少消耗和浪費、有效拓寬利潤空間，提高新疆鋼鐵企業生產物流運作效率。

關鍵詞：鋼鐵企業；甩掛運輸；循環甩掛；績效分析

中圖分類號：U294 文獻標識碼：A

Abstract： To s iron and steel enterprises as the research object， in the factory implementation thrown hanging transportation feasibility analysis based on， in view of the problems existing in the road transport system， according to jilt hang transport organization mode based on the choice of， the establishment of recycling left hanging dual objective scheduling model， through programming， to jilt hang transport and the traditional bicycle vehicle performance comparative analysis results show that cyclic left hanging transport in the implementation of large-scale iron and steel enterprises can enhance plant transportation flow of reasonable， reduce consumption and waste， effectively expand the profit space， improve the Xinjiang iron and steel enterprise production logistics operation efficienc.

Key words： iron and steel enterprises； jilt hang transport； recycling trailer； performance analysis

0 引 言

鋼鐵行業作為新疆經濟的基礎產業，為新疆加快推進新型工業化和經濟持續、穩定、健康發展做出了重大貢獻。近年來，隨著大企業大集體紛紛進軍新疆，大型鋼鐵企業競爭日趨激烈、產能過剩，生產物流的問題不斷涌現，物流成本居高不下，道路運輸系統存在的瓶頸問題，既影響了生產計劃的順利執行又在一定程度上加重了企業生產物流的混亂，運輸是鋼鐵企業生產物流系統的中心要素，運輸方式的選擇、運輸工具的配載及運輸線路的規劃都將影響企業生產物流成本，最終影響企業整體經濟效益。因此，結合鋼鐵企業自身生產物流的特點，建立科學的運輸組織體系，對提高新疆鋼鐵企業生產物流運作效率具有重要的意義。由于鋼鐵企業生產設施是固定的，一旦建成則很難更改，從調整生產布局的角度來優化廠內運輸的做法并不現實。本文以S鋼鐵企業為研究對象，針對其道路運輸系統存在倒流運輸、重復運輸等不合理運輸現象、裝卸等待時間長及車輛利用率低等問題。可以考慮從運輸組織的角度進行優化，降低車輛裝卸時間，縮短車輛行駛距離，減少在途車輛，提高車輛的利用率，以此達到降低廠內道路運輸成本的目的。經調研，不管是理論研究，還是國內外的運輸實踐，都證明了甩掛運輸是一種行之有效的車輛運行組織形式。它能增加牽引車的有效工作時間，加快車輛周轉，提高貨運生產效率，減少牽引車和駕駛員的使用數量，節省人工成本及車輛購置成本[1]。因此，針對S鋼鐵企業道路運輸系統存在的問題，本文通過建立雙目標循環甩掛運輸調度模型，以用最少的牽引車，最低的運輸費用，優化其路徑來解決道路運輸系統存在的問題。

1 S鋼鐵企業甩掛運輸方案的選擇依據

1.1 S鋼鐵企業甩掛運輸實施的可行性分析

（1）S鋼鐵企業廠內總的布局及生產工藝設計存在缺陷，是導致廠內存在不合理運輸現象的主要原因。由于生產設施一旦建成則很難更改，要想從調整生產設施的角度來理順S鋼鐵企業廠內運輸的方式并不可取，因此可以考慮從運輸組織優化的角度，采用有效的運輸組織形式，減少廠內在途車輛，降低車輛裝卸等待時間，提高車輛利用率。在國內外理論研究和運輸實踐中，均已證實甩掛運輸能夠減少牽引車和駕駛員的使用數量，增加牽引車的有效工作時間，加快車輛周轉，提高運輸效率，是一種行之有效的車輛運輸組織形式[2]。

（2）甩掛運輸一般適用于運輸量大、運輸距離較短、運輸頻次多、裝卸能力有限且裝卸等待時間占車輛運行時間比重較大的情況。汽車列車的技術速度偏低，在距離過長的情況下使用甩掛技術，會使運輸生產率低于同級別的單車，沒有現實意義。S鋼鐵企業廠內運輸就屬于短距離運輸，在0.2公里至8公里之間，其運距在甩掛運輸適宜開展的運距范圍之內。

（3）通過對S鋼鐵企業廠內運輸時間的現場調研，發現廠內運輸車輛的裝卸等待時間較長，有相當一部分車的裝卸搬運等待時間占整個運輸時間的比重高達80%以上（如表1所示），當車輛運輸距離越短，行駛速度較快時，裝卸等待時間越長，汽車運輸生產率越低。甩掛運輸應用了平行作業原則，它利用汽車列車的路線行駛時間來完成甩下掛車的裝卸作業，可以將載貨車輛的裝卸等待時間縮短到最低，從而顯著提高汽車運輸生產率。

1.2 S鋼鐵企業甩掛運輸組織模式的選擇依據

甩掛運輸是指一輛載貨車或牽引車與一輛或一輛以上掛車組合成汽車列車，按照預定的計劃，在某個裝卸作業地點甩下掛車并掛上指定的掛車后，繼續運行的拖掛運輸組織形式稱為甩掛運輸。這種運輸組織形式能最大限度地利用其牽引能力，充分發揮運輸效率，縮短車輛停歇時間[2]。根據裝卸點的裝卸能力及線路網的特點，常見的甩掛運輸組織模式主要包括：“一線兩點”甩掛、“一線多點”沿途甩掛、“多點一線”輪流拖掛及循環甩掛運輸組織模式。

（1）甩掛運輸組織模式的適用場合

“一線兩點”甩掛運輸組織模式適用于兩個裝卸點間往復線路的甩掛；“一線多點”甩掛運輸組織模式適用于裝（卸）貨點集中、卸（裝）貨點分散的單一線路的甩掛；“多點一線”甩掛運輸組織模式適用于裝（卸）貨點集中、卸（裝）貨點分散的多線路的甩掛；循環甩掛適用于車輛沿環形線路運行的甩掛。因此，S鋼鐵企業在選擇甩掛運輸組織模式時，應考慮各種甩掛運輸組織模式的適用場合與鋼鐵企業現實作業情況是否匹配，根據其廠內運輸線路的特點，選擇相匹配的甩掛運輸組織模式。

（2）鋼鐵企業生產設施的布局

廠內運輸車輛的行駛路線受鋼鐵企業生產設施布局的影響。對于生產工藝設施布局比較分散和混亂的情況，為提高車輛里程利用率，一般采用環形的行駛路線，適宜循環甩掛運輸組織模式。對于生產設施按工藝流程布局的情況，車輛一般采用往復式行駛路線，適宜“一線兩點”或“一線多點，沿途甩掛”的運輸組織模式。

（3）生產工藝設施的數量

鋼鐵企業廠內裝卸作業點的個數是由生產工藝設施的數量決定的。生產工藝設施越多，相應的裝卸作業點就越多。對于生產工藝設施數量較少，布局較合理的鋼鐵企業，適宜采用“一線兩點”的甩掛運輸組織模式；對于生產工藝設施數量較多，布局較合理的鋼鐵企業，適宜采用“一線多點”的甩掛運輸組織模式；對于生產工藝設施數量較多，布局較分散混亂的鋼鐵企業，適宜采用循環甩掛運輸組織模式。

由于S鋼鐵企業是20世紀60年代建立的老廠，生產工藝設施布局比較混亂和分散，加之生產工藝復雜，生產設施較多，對應的裝卸作業點也就越多，因此適合采用環形路線行駛的循環甩掛運輸組織模式，以提高里程利用率。

2 S鋼鐵企業循環甩掛運輸調度模型的構建

2.1 問題的描述與分析

S鋼鐵企業生產工藝復雜，生產設施多。在某個時間段內，包含多個運輸任務，每項運輸任務的裝貨點和卸貨點固定，所運貨物的運量也已知，各項任務允許開始的時間窗非常接近。由于生產單元的裝卸能力不足，導致使到達車輛裝卸等待時間較長。S鋼鐵企業原考慮在環形線路上組織車輛進行集貨配載運輸，由于裝卸等待時間過長，在規定的時間內大部分運輸任務無法完成，嚴重影響生產進度，因此只能實行“一對一”單車調度模式，使得車輛利用率非常低。為了保證生產按時進行，提高運輸生產效率，減少車輛的裝卸等待時間，本文提出S鋼鐵企業生產物流道路運輸系統采用循環甩掛運輸組織模式。

循環甩掛運輸問題實質上屬于車輛調度問題的范疇，是一個帶時間窗的裝貨與卸貨問題。涉及到牽引車分配、路徑選擇、甩掛時間安排等。具體可描述為：在調度開始時刻，將其要外發貨物在各裝貨點先裝入預先準備好的半掛車，待貨物裝上半掛車后，牽引車從停車場出發，前往裝貨點拖掛半掛車，將裝有貨物的半掛車運送至相應的卸貨點，然后甩下半掛車，牽引車再前往下一個裝貨點拖掛半掛車，如此反復，直至調度周期內的所有運輸任務都被完成，最后牽引車返回車場。要求給出牽引車行車路線設計和出行時間安排，在給定的約束條件下，使用最少的牽引車、最低的行駛費用及時完成該時間段內的運輸任務以保證生產順利進行[3]。

2.2 變量說明

公式（1）為求解最小化牽引車使用數的優化目標；公式（2）為求解最小化牽引車運輸費用的優化目標；公式（3）要求每項任務只能由一輛牽引車來完成；公式（4）為牽引車拖掛能力約束；公式（5）、（6）、（7）確保每輛車從停車場出發，完成任務后原回停車場；公式（8）表示完成任務所需的持續時間；公式（9）表示任務結束的時間；公式（10）表示任務最遲開始的時間窗的約束；公式（11）表示牽引車必須在完成前一項任務后才能開始后一項任務；公式（12）為汽車列車距離成本系數的分類；公式（13）、（14）為變量類型約束[2]。

3 算法性能分析

3.1 算例設計

針對S鋼鐵企業生產物流道路運輸系統存在的問題，在保證生產順利進行的基礎上，擬采用循環甩掛運輸模式來優化車輛的運輸組織。以一煉鋼核心區的業務為例進行研究，為便于描述，現將各節點用字母表示，如表2所示：

S鋼鐵企業廠區一煉鋼核心區任務節點的相關數據如下：

（1）S鋼鐵企業廠內停車場O到各裝卸點的距離，如表3所示：

（2）一煉鋼核心區各裝卸點之間的距離，如表4所示：

（3）各裝卸點的平均裝卸作業等待時間，如表5所示：

（4）各裝卸點之間的運輸任務量，如表6所示。

根據日常的生產作業方式，每天由生產單位分三班（白班、六點、夜班）下達運輸任務。此次運輸任務以白班為例，工作時間為10：00～18：00。其中10：00～10：30，是司機交接班的對單時間；13：30～15：00為午餐及休息時間，因此白班可利用的有效工作時間為6小時。為便于計算，將任務時間集中在10：30～16：30內連續6小時完成。

（5）執行運輸任務的牽引車的具體數據，如表7所示：

半掛車載貨質量為60噸，整備質量為18噸，牽引車的早到懲罰系數為0.8。

3.2 算法求解結果分析

計算結果：甩掛車與單車車輛利用率如表8所示。

3.3.2 甩掛車與單車車輛利用率比較

通過上述計算，按4輛牽引車車輛利用率的平均值與單車利用率比較，說明甩掛運輸在S鋼鐵企業實施的可行性（如表9所示）。

3.3.3 車輛成本比較

使用單車完成上述任務需要19輛車，司機19人，若采用甩掛運輸車輛完成上述任務，需要牽引車4輛，司機4人，能節約78.9%的車輛數及78.9%的駕駛人員數目，與之相關的人工成本、燃油費、車輛維護保養費都會大幅度下降，從而大大節約生產物流運輸方面的成本。

4 結束語

以新疆大型S鋼鐵企業為例，在分析其廠內實施甩掛運輸可行性的基礎上，針對道路運輸系統中存在的問題建立了循環甩掛雙目標調度模型，通過編程求解，對甩掛運輸與傳統單車車輛績效比較分析，結果顯示循環甩掛運輸在S鋼鐵企業的實施對提高車輛利用率，降低廠內運輸成本成效顯著。證實了在鋼鐵企業廠區內采用甩掛運輸組織形式，能增強廠區運輸流動的合理性，減少消耗和浪費、有效拓寬利潤空間，提高新疆鋼鐵企業生產物流運作效率。

但是本論文是在恒定運輸作業時間、確定運輸量、車輛狀態完好的假設條件下對牽引車循環甩掛方案進行研究的。在現實中，鋼鐵企業廠內運輸常會發生一些突發事件，例如，廠內某段道路突然堵塞，牽引車需繞道行駛，有額外運輸任務出現，需要緊急運送等，上述情況都會影響牽引車甩掛方案的制定。因此，對于需求不確定情況下的牽引車甩掛方案的制定，仍是一個值得繼續研究的問題。

參考文獻：

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