甩掛運(yùn)輸在新疆大型鋼鐵企業(yè)實(shí)施的可行性研究

韓娜娜

摘 要：以S鋼鐵企業(yè)為研究對(duì)象，在對(duì)其廠內(nèi)實(shí)施甩掛運(yùn)輸?shù)目尚行赃M(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)道路運(yùn)輸系統(tǒng)中存在的問題，根據(jù)甩掛運(yùn)輸組織模式的選擇依據(jù)，建立了循環(huán)甩掛雙目標(biāo)調(diào)度模型，通過編程求解，對(duì)甩掛運(yùn)輸與傳統(tǒng)單車車輛績(jī)效比較分析，結(jié)果顯示循環(huán)甩掛運(yùn)輸在大型鋼鐵企業(yè)的實(shí)施能增強(qiáng)廠區(qū)運(yùn)輸流動(dòng)的合理性，減少消耗和浪費(fèi)、有效拓寬利潤(rùn)空間，提高新疆鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)物流運(yùn)作效率。

關(guān)鍵詞：鋼鐵企業(yè)；甩掛運(yùn)輸；循環(huán)甩掛；績(jī)效分析

中圖分類號(hào)：U294 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(yè)作為新疆經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，為新疆加快推進(jìn)新型工業(yè)化和經(jīng)濟(jì)持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。近年來(lái)，隨著大企業(yè)大集體紛紛進(jìn)軍新疆，大型鋼鐵企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈、產(chǎn)能過剩，生產(chǎn)物流的問題不斷涌現(xiàn)，物流成本居高不下，道路運(yùn)輸系統(tǒng)存在的瓶頸問題，既影響了生產(chǎn)計(jì)劃的順利執(zhí)行又在一定程度上加重了企業(yè)生產(chǎn)物流的混亂，運(yùn)輸是鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)的中心要素，運(yùn)輸方式的選擇、運(yùn)輸工具的配載及運(yùn)輸線路的規(guī)劃都將影響企業(yè)生產(chǎn)物流成本，最終影響企業(yè)整體經(jīng)濟(jì)效益。因此，結(jié)合鋼鐵企業(yè)自身生產(chǎn)物流的特點(diǎn)，建立科學(xué)的運(yùn)輸組織體系，對(duì)提高新疆鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)物流運(yùn)作效率具有重要的意義。由于鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)設(shè)施是固定的，一旦建成則很難更改，從調(diào)整生產(chǎn)布局的角度來(lái)優(yōu)化廠內(nèi)運(yùn)輸?shù)淖龇ú⒉滑F(xiàn)實(shí)。本文以S鋼鐵企業(yè)為研究對(duì)象，針對(duì)其道路運(yùn)輸系統(tǒng)存在倒流運(yùn)輸、重復(fù)運(yùn)輸?shù)炔缓侠磉\(yùn)輸現(xiàn)象、裝卸等待時(shí)間長(zhǎng)及車輛利用率低等問題?？梢钥紤]從運(yùn)輸組織的角度進(jìn)行優(yōu)化，降低車輛裝卸時(shí)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(dá)到降低廠內(nèi)道路運(yùn)輸成本的目的。經(jīng)調(diào)研，不管是理論研究，還是國(guó)內(nèi)外的運(yùn)輸實(shí)踐，都證明了甩掛運(yùn)輸是一種行之有效的車輛運(yùn)行組織形式。它能增加牽引車的有效工作時(shí)間，加快車輛周轉(zhuǎn)，提高貨運(yùn)生產(chǎn)效率，減少牽引車和駕駛員的使用數(shù)量，節(jié)省人工成本及車輛購(gòu)置成本[1]。因此，針對(duì)S鋼鐵企業(yè)道路運(yùn)輸系統(tǒng)存在的問題，本文通過建立雙目標(biāo)循環(huán)甩掛運(yùn)輸調(diào)度模型，以用最少的牽引車，最低的運(yùn)輸費(fèi)用，優(yōu)化其路徑來(lái)解決道路運(yùn)輸系統(tǒng)存在的問題。

1 S鋼鐵企業(yè)甩掛運(yùn)輸方案的選擇依據(jù)

1.1 S鋼鐵企業(yè)甩掛運(yùn)輸實(shí)施的可行性分析

（1）S鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)總的布局及生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)存在缺陷，是導(dǎo)致廠內(nèi)存在不合理運(yùn)輸現(xiàn)象的主要原因。由于生產(chǎn)設(shè)施一旦建成則很難更改，要想從調(diào)整生產(chǎn)設(shè)施的角度來(lái)理順S鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)運(yùn)輸?shù)姆绞讲⒉豢扇?，因此可以考慮從運(yùn)輸組織優(yōu)化的角度，采用有效的運(yùn)輸組織形式，減少?gòu)S內(nèi)在途車輛，降低車輛裝卸等待時(shí)間，提高車輛利用率。在國(guó)內(nèi)外理論研究和運(yùn)輸實(shí)踐中，均已證實(shí)甩掛運(yùn)輸能夠減少牽引車和駕駛員的使用數(shù)量，增加牽引車的有效工作時(shí)間，加快車輛周轉(zhuǎn)，提高運(yùn)輸效率，是一種行之有效的車輛運(yùn)輸組織形式[2]。

（2）甩掛運(yùn)輸一般適用于運(yùn)輸量大、運(yùn)輸距離較短、運(yùn)輸頻次多、裝卸能力有限且裝卸等待時(shí)間占車輛運(yùn)行時(shí)間比重較大的情況。汽車列車的技術(shù)速度偏低，在距離過長(zhǎng)的情況下使用甩掛技術(shù)，會(huì)使運(yùn)輸生產(chǎn)率低于同級(jí)別的單車，沒有現(xiàn)實(shí)意義。S鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)運(yùn)輸就屬于短距離運(yùn)輸，在0.2公里至8公里之間，其運(yùn)距在甩掛運(yùn)輸適宜開展的運(yùn)距范圍之內(nèi)。

（3）通過對(duì)S鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)運(yùn)輸時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)廠內(nèi)運(yùn)輸車輛的裝卸等待時(shí)間較長(zhǎng)，有相當(dāng)一部分車的裝卸搬運(yùn)等待時(shí)間占整個(gè)運(yùn)輸時(shí)間的比重高達(dá)80%以上（如表1所示），當(dāng)車輛運(yùn)輸距離越短，行駛速度較快時(shí)，裝卸等待時(shí)間越長(zhǎng)，汽車運(yùn)輸生產(chǎn)率越低。甩掛運(yùn)輸應(yīng)用了平行作業(yè)原則，它利用汽車列車的路線行駛時(shí)間來(lái)完成甩下掛車的裝卸作業(yè)，可以將載貨車輛的裝卸等待時(shí)間縮短到最低，從而顯著提高汽車運(yùn)輸生產(chǎn)率。

1.2 S鋼鐵企業(yè)甩掛運(yùn)輸組織模式的選擇依據(jù)

甩掛運(yùn)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(yù)定的計(jì)劃，在某個(gè)裝卸作業(yè)地點(diǎn)甩下掛車并掛上指定的掛車后，繼續(xù)運(yùn)行的拖掛運(yùn)輸組織形式稱為甩掛運(yùn)輸。這種運(yùn)輸組織形式能最大限度地利用其牽引能力，充分發(fā)揮運(yùn)輸效率，縮短車輛停歇時(shí)間[2]。根據(jù)裝卸點(diǎn)的裝卸能力及線路網(wǎng)的特點(diǎn)，常見的甩掛運(yùn)輸組織模式主要包括：“一線兩點(diǎn)”甩掛、“一線多點(diǎn)”沿途甩掛、“多點(diǎn)一線”輪流拖掛及循環(huán)甩掛運(yùn)輸組織模式。

（1）甩掛運(yùn)輸組織模式的適用場(chǎng)合

“一線兩點(diǎn)”甩掛運(yùn)輸組織模式適用于兩個(gè)裝卸點(diǎn)間往復(fù)線路的甩掛；“一線多點(diǎn)”甩掛運(yùn)輸組織模式適用于裝（卸）貨點(diǎn)集中、卸（裝）貨點(diǎn)分散的單一線路的甩掛；“多點(diǎn)一線”甩掛運(yùn)輸組織模式適用于裝（卸）貨點(diǎn)集中、卸（裝）貨點(diǎn)分散的多線路的甩掛；循環(huán)甩掛適用于車輛沿環(huán)形線路運(yùn)行的甩掛。因此，S鋼鐵企業(yè)在選擇甩掛運(yùn)輸組織模式時(shí)，應(yīng)考慮各種甩掛運(yùn)輸組織模式的適用場(chǎng)合與鋼鐵企業(yè)現(xiàn)實(shí)作業(yè)情況是否匹配，根據(jù)其廠內(nèi)運(yùn)輸線路的特點(diǎn)，選擇相匹配的甩掛運(yùn)輸組織模式。

（2）鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)設(shè)施的布局

廠內(nèi)運(yùn)輸車輛的行駛路線受鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)設(shè)施布局的影響。對(duì)于生產(chǎn)工藝設(shè)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(huán)形的行駛路線，適宜循環(huán)甩掛運(yùn)輸組織模式。對(duì)于生產(chǎn)設(shè)施按工藝流程布局的情況，車輛一般采用往復(fù)式行駛路線，適宜“一線兩點(diǎn)”或“一線多點(diǎn)，沿途甩掛”的運(yùn)輸組織模式。

（3）生產(chǎn)工藝設(shè)施的數(shù)量

鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)裝卸作業(yè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)是由生產(chǎn)工藝設(shè)施的數(shù)量決定的。生產(chǎn)工藝設(shè)施越多，相應(yīng)的裝卸作業(yè)點(diǎn)就越多。對(duì)于生產(chǎn)工藝設(shè)施數(shù)量較少，布局較合理的鋼鐵企業(yè)，適宜采用“一線兩點(diǎn)”的甩掛運(yùn)輸組織模式；對(duì)于生產(chǎn)工藝設(shè)施數(shù)量較多，布局較合理的鋼鐵企業(yè)，適宜采用“一線多點(diǎn)”的甩掛運(yùn)輸組織模式；對(duì)于生產(chǎn)工藝設(shè)施數(shù)量較多，布局較分散混亂的鋼鐵企業(yè)，適宜采用循環(huán)甩掛運(yùn)輸組織模式。

由于S鋼鐵企業(yè)是20世紀(jì)60年代建立的老廠，生產(chǎn)工藝設(shè)施布局比較混亂和分散，加之生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)施較多，對(duì)應(yīng)的裝卸作業(yè)點(diǎn)也就越多，因此適合采用環(huán)形路線行駛的循環(huán)甩掛運(yùn)輸組織模式，以提高里程利用率。

2 S鋼鐵企業(yè)循環(huán)甩掛運(yùn)輸調(diào)度模型的構(gòu)建

2.1 問題的描述與分析

S鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)施多。在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)，包含多個(gè)運(yùn)輸任務(wù)，每項(xiàng)運(yùn)輸任務(wù)的裝貨點(diǎn)和卸貨點(diǎn)固定，所運(yùn)貨物的運(yùn)量也已知，各項(xiàng)任務(wù)允許開始的時(shí)間窗非常接近。由于生產(chǎn)單元的裝卸能力不足，導(dǎo)致使到達(dá)車輛裝卸等待時(shí)間較長(zhǎng)。S鋼鐵企業(yè)原考慮在環(huán)形線路上組織車輛進(jìn)行集貨配載運(yùn)輸，由于裝卸等待時(shí)間過長(zhǎng)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)大部分運(yùn)輸任務(wù)無(wú)法完成，嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)度，因此只能實(shí)行“一對(duì)一”單車調(diào)度模式，使得車輛利用率非常低。為了保證生產(chǎn)按時(shí)進(jìn)行，提高運(yùn)輸生產(chǎn)效率，減少車輛的裝卸等待時(shí)間，本文提出S鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)物流道路運(yùn)輸系統(tǒng)采用循環(huán)甩掛運(yùn)輸組織模式。

循環(huán)甩掛運(yùn)輸問題實(shí)質(zhì)上屬于車輛調(diào)度問題的范疇，是一個(gè)帶時(shí)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(shí)間安排等。具體可描述為：在調(diào)度開始時(shí)刻，將其要外發(fā)貨物在各裝貨點(diǎn)先裝入預(yù)先準(zhǔn)備好的半掛車，待貨物裝上半掛車后，牽引車從停車場(chǎng)出發(fā)，前往裝貨點(diǎn)拖掛半掛車，將裝有貨物的半掛車運(yùn)送至相應(yīng)的卸貨點(diǎn)，然后甩下半掛車，牽引車再前往下一個(gè)裝貨點(diǎn)拖掛半掛車，如此反復(fù)，直至調(diào)度周期內(nèi)的所有運(yùn)輸任務(wù)都被完成，最后牽引車返回車場(chǎng)。要求給出牽引車行車路線設(shè)計(jì)和出行時(shí)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(fèi)用及時(shí)完成該時(shí)間段內(nèi)的運(yùn)輸任務(wù)以保證生產(chǎn)順利進(jìn)行[3]。

2.2 變量說明

公式（1）為求解最小化牽引車使用數(shù)的優(yōu)化目標(biāo)；公式（2）為求解最小化牽引車運(yùn)輸費(fèi)用的優(yōu)化目標(biāo)；公式（3）要求每項(xiàng)任務(wù)只能由一輛牽引車來(lái)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(chǎng)出發(fā)，完成任務(wù)后原回停車場(chǎng)；公式（8）表示完成任務(wù)所需的持續(xù)時(shí)間；公式（9）表示任務(wù)結(jié)束的時(shí)間；公式（10）表示任務(wù)最遲開始的時(shí)間窗的約束；公式（11）表示牽引車必須在完成前一項(xiàng)任務(wù)后才能開始后一項(xiàng)任務(wù)；公式（12）為汽車列車距離成本系數(shù)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(shè)計(jì)

針對(duì)S鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)物流道路運(yùn)輸系統(tǒng)存在的問題，在保證生產(chǎn)順利進(jìn)行的基礎(chǔ)上，擬采用循環(huán)甩掛運(yùn)輸模式來(lái)優(yōu)化車輛的運(yùn)輸組織。以一煉鋼核心區(qū)的業(yè)務(wù)為例進(jìn)行研究，為便于描述，現(xiàn)將各節(jié)點(diǎn)用字母表示，如表2所示：

S鋼鐵企業(yè)廠區(qū)一煉鋼核心區(qū)任務(wù)節(jié)點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

（1）S鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)停車場(chǎng)O到各裝卸點(diǎn)的距離，如表3所示：

（2）一煉鋼核心區(qū)各裝卸點(diǎn)之間的距離，如表4所示：

（3）各裝卸點(diǎn)的平均裝卸作業(yè)等待時(shí)間，如表5所示：

（4）各裝卸點(diǎn)之間的運(yùn)輸任務(wù)量，如表6所示。

根據(jù)日常的生產(chǎn)作業(yè)方式，每天由生產(chǎn)單位分三班（白班、六點(diǎn)、夜班）下達(dá)運(yùn)輸任務(wù)。此次運(yùn)輸任務(wù)以白班為例，工作時(shí)間為10：00～18：00。其中10：00～10：30，是司機(jī)交接班的對(duì)單時(shí)間；13：30～15：00為午餐及休息時(shí)間，因此白班可利用的有效工作時(shí)間為6小時(shí)。為便于計(jì)算，將任務(wù)時(shí)間集中在10：30～16：30內(nèi)連續(xù)6小時(shí)完成。

（5）執(zhí)行運(yùn)輸任務(wù)的牽引車的具體數(shù)據(jù)，如表7所示：

半掛車載貨質(zhì)量為60噸，整備質(zhì)量為18噸，牽引車的早到懲罰系數(shù)為0.8。

3.2 算法求解結(jié)果分析

計(jì)算結(jié)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(jì)算，按4輛牽引車車輛利用率的平均值與單車?yán)寐时容^，說明甩掛運(yùn)輸在S鋼鐵企業(yè)實(shí)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(wù)需要19輛車，司機(jī)19人，若采用甩掛運(yùn)輸車輛完成上述任務(wù)，需要牽引車4輛，司機(jī)4人，能節(jié)約78.9%的車輛數(shù)及78.9%的駕駛?cè)藛T數(shù)目，與之相關(guān)的人工成本、燃油費(fèi)、車輛維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)都會(huì)大幅度下降，從而大大節(jié)約生產(chǎn)物流運(yùn)輸方面的成本。

4 結(jié)束語(yǔ)

以新疆大型S鋼鐵企業(yè)為例，在分析其廠內(nèi)實(shí)施甩掛運(yùn)輸可行性的基礎(chǔ)上，針對(duì)道路運(yùn)輸系統(tǒng)中存在的問題建立了循環(huán)甩掛雙目標(biāo)調(diào)度模型，通過編程求解，對(duì)甩掛運(yùn)輸與傳統(tǒng)單車車輛績(jī)效比較分析，結(jié)果顯示循環(huán)甩掛運(yùn)輸在S鋼鐵企業(yè)的實(shí)施對(duì)提高車輛利用率，降低廠內(nèi)運(yùn)輸成本成效顯著。證實(shí)了在鋼鐵企業(yè)廠區(qū)內(nèi)采用甩掛運(yùn)輸組織形式，能增強(qiáng)廠區(qū)運(yùn)輸流動(dòng)的合理性，減少消耗和浪費(fèi)、有效拓寬利潤(rùn)空間，提高新疆鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)物流運(yùn)作效率。

但是本論文是在恒定運(yùn)輸作業(yè)時(shí)間、確定運(yùn)輸量、車輛狀態(tài)完好的假設(shè)條件下對(duì)牽引車循環(huán)甩掛方案進(jìn)行研究的。在現(xiàn)實(shí)中，鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)運(yùn)輸常會(huì)發(fā)生一些突發(fā)事件，例如，廠內(nèi)某段道路突然堵塞，牽引車需繞道行駛，有額外運(yùn)輸任務(wù)出現(xiàn)，需要緊急運(yùn)送等，上述情況都會(huì)影響牽引車甩掛方案的制定。因此，對(duì)于需求不確定情況下的牽引車甩掛方案的制定，仍是一個(gè)值得繼續(xù)研究的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 田新華. 大型鋼鐵企業(yè)廠區(qū)運(yùn)輸優(yōu)化問題探討[J]. 冶金管理，2006（1）：32-36.

[2] 裴育希. 大型鋼鐵企業(yè)甩掛運(yùn)輸實(shí)證研究[D]. 太原：山西大學(xué)（碩士學(xué)位論文），2012：45-51.

[3] 梁波. 大型鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)車輛循環(huán)甩掛運(yùn)輸模式研究[D]. 長(zhǎng)沙：中南大學(xué)（碩士學(xué)位論文），2009.37-42.

[4] 王倩. 基于企業(yè)道路運(yùn)輸生產(chǎn)物流優(yōu)化鋼鐵廠總平面布置[D]. 西安：西安建筑科技大學(xué)（碩士學(xué)位論文），2011：15-17.

[5] Dethloff J. Vehicle routing and reverse logistics： the vehicle routing problem with simultaneous delivery and pick-up[J]. OR Spektrum， 2001，23（1）：79-96.