Основы грузоведения

I. Предмет грузоведения.

II. Классификация грузов и их характеристика.

III. Тара, упаковка и маркировка грузов.

IV. Общие принципы обеспечения сохранности грузов.

V. Совместимость грузов при хранении и перевозках.

I. Грузоведение изучает свойства предметов и материалов, связанных с процессом перевозки.

Совокупность свойств груза, определяющая условия и технические средства для его перевозки, перегрузки и хранения, называется транспортной характеристикой груза. Это физико-химические свойства груза, тара, упаковка, режимы хранения, объемно-массовые характеристики, степень опасности и технические условия перевозки грузов.

Груз, отвечающий требованиям безопасности и сохранности перевозки, считается находящимся в транспортабельном состоянии. Перевозки осуществляются на основании "Правил перевозки грузов".

II. Классификация грузов:

1. по отраслевому признаку:

- продукция сельского хозяйства;

- продукция лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности;

- руды;

- продукция топливно-энергетической промышленности;

- минеральное сырье, минерально-строительные материалы;

- продукция металлургической промышленности;

- продукция металлообрабатывающей промышленности и машиностроения;

- продукция химической промышленности;

- продукция пищевой, мясной, молочной, рыбной промышленности;

- продукция легкой и полиграфической промышленности;

- остальные грузы;

2. по условиям перевозок:

- от наличия упаковки: тарные и бестарные;

- от массы 1 грузового места: нормальные (до 250 кг), катные (до 500 кг), повышенной массы (250 кг - 30 т), тяжеловесные (30 т и более);

- от размера: нормальные и крупногабаритные;

- от способа погрузки и разгрузки: штучные, наливные, навалочные, порошкообразные, насыпные, пылевидные, газообразные;

- от использования грузоподъемности автомобиля:

1 класс - коэффициент использования грузоподъемности j = 1;

2 класс - j = 0,71 - 0,99;

3 класс - j = 0,51 - 0,70;

4 класс - j = 0,40 - 0,50;

- по степени опасности: малоопасные, пылящие и горячие, крупногабаритные, опасные (9 классов);

- от режима перевозки и хранения: обычные, антисанитарные, скоропортящиеся, с резким запахом, живность;

- от условий защиты от внешних воздействий: обычные; требующие особой защиты от температуры, воды; требующие особой защиты от ударов, сотрясений:

1 категория (допустимое вертикальное ускорение = 2-3 м/с²):

1) изделия из стекла;

2) электронные приборы;

3) взрывоопасные;

4) требующие особой перевозки;

2 категория (допустимое вертикальное ускорение = 3-5 м/с²): оборудование, мебель, посуда, строительные материалы, продовольственные товары;

3 категория (допустимое вертикальное ускорение = 5-7 м/с²): земля, песок, уголь, дрова.

Грузы характеризуются следующими параметрами:

1. линейными размерами;

2. массой;

3. плотностью;

4. объемной массой;

5. удельным объемом.

Плотностью называется масса вещества в единице объема:

,

где и - плотность соответственно при температуре i и t;

- средняя температурная поправка, кг/(м³ · с);

- при известной температуре.

Объемная масса - количество груза в единице объема:

.

Удельный объем - объем 1 т груза:

.

В процессе перевозки грузы уплотняются.

Отношение фактической объемной массы к стандартной определяет коэффициент уплотнения:

,

где - коэффициент начального уплотнения;

- коэффициент, учитывающий уплотнение от статического напряжения;

- нагрузка на слой груза;

- коэффициент, учитывающий уплотнение от вибраций.

Вид груза определяет целесообразное устройство кузова автомобиля и его размеры. Степень возможного использования полезной грузоподъемности автомобиля зависит от соотношения между внутренними геометрическими размерами кузова, объемной массы груза и его особенностей, а также конструкции кузова. При перевозке грузов с разной объемной массой степень использования грузоподъемности характеризуется коэффициентом грузовместимости:

,

где - внутренний геометрический объем кузова;

- коэффициент использования объема;

- объемная масса груза;

- грузоподъемность.

Объем груза при полном использовании грузоподъемности:

,

где - грузоподъемность;

- объемная масса.

Схема 1.

,

где - объем груза в кузове;

- объем шапки.

,

где S - площадь кузова.

.

В результате преобразования вышеприведенных формул получаем формулу для определения необходимого объема кузова:

.

Если потребный объем будет меньше, чем фактический, то грузоподъемность автомобиля будет использоваться полностью и будут создаваться предпосылки для перегрузки автомобиля или его недогруза.

Погрузка с шапкой с дает возможность перевозки груза на 20-25 % больше.

III. Использование транспортной тары, а это могут быть контейнеры, ящики, мешки для размещения и упаковки продукции, позволяет обеспечить сохранность продуктов на всем пути их транспортировки, а также создает возможность более полного использования площади складов и грузоподъемности подвижного состава, обеспечивает удобство и снижение трудоемкости погрузо-разгрузочных работ и упрощение процедур сдачи и приемки груза.

Тару классифицируют:

1. по условиям использования:

1) однократного использования;

2) многооборотную;

2. по назначению:

1) внешнюю (транспортную);

2) внутреннюю (потребительскую);

3) цеховую (для перевозки по цеху или между цехами);

4) тару оборудования - изделие, предназначенное для укладывания, транспортировки и продажи из него товаров методом самообслуживания:

- ТОК - тара оборудования с опорой на колесах;

- ТОС - тара оборудования с опорой в виде стоек;

- ТОСК - тара оборудования с опорой в виде стоек и колес;

3. по способу соединения составных частей:

1) неразборная;

2) разборная;

3) складная;

4) разборно-складная.

Тара должна иметь размеры кратные размерам поддонов, контейнеров и кузовов транспортных средств.

Маркировка выносится на груз для его опознания, способа хранения и перегрузки и выполняется в виде различного рода знаков, рисунков и надписей. Она бывает товарной, транспортно-грузовой и специальной.

Товарная (информационная или рекламная) маркировка рассчитана на потребителя и указывает род груза, сведения об условиях применения и наименование предприятия-изготовителя.

Транспортно-грузовая маркировка указывает пункты отправления и назначения, грузоотправителей и грузополучателей, предоставляются сведения о количестве мест перевозимой партии груза и номер товарно-транспортного документа, по которому принят груз к перевозке у грузоотправителя.

Для грузов с особыми условиями перевозки необходима специальная маркировка.

Специальная маркировка наносится в виде надписей: "верх", "осторожно", "не кантовать", "боится холода" и т. д. Для тяжеловесных грузов указываются места строповки и центр тяжести.

Грузоотправитель обязан замаркировать груз заблаговременно.

IV. Повреждения происходят вследствие чрезмерных колебаний кузова автомобиля на неровных дорогах, резких ускорений и торможения автомобиля. В результате исследований получена зависимость допустимой скорости от вертикальных ускорений кузова. Эту зависимость получил профессор Н.Я. Говорущенко.

,

где М - масса подрессореных частей, кг;

- коэффициент сопротивления амортизаторов, кН·с/м;

- показатель ровности дорожного покрытия, см/км;

- допускаемое среднее квадратное значение ускорения, м/с²;

- параметр в дифференционном уравнении движения, с^-1;

- средняя длина неровности.

При малых и средних значениях показатель неровности определяется:

.

По типу и составу покрытия дороги делятся на 4 группы:

1. цементное и асфальтобетонное покрытие в отличном состоянии, 200 см/км;

2. цементное и асфальтобетонное покрытие в удовлетворительном состоянии, а также гравийным и щебеночным покрытием, булыжные мостовые в хорошем состоянии, грунтовые профилированные в сухом состоянии, 200-500 см/км;

3. со щебеночным покрытием и булыжные мостовые в удовлетворительном состоянии, грунтовые в сухом состоянии с неровностями и колеями, 500-800 см/км;

4. со щебеночным покрытием и булыжные в неудовлетворительном состоянии и дороги без покрытия, 800 см/км.

Особые условия предъявляются к перевозкам строительных конструкций. Их перевозка осуществляется на специализированных транспортных средствах, при этом необходимо соблюдать следующие правила:

1) перевозку элементов сборного строительства следует осуществлять, определяя положение на транспортном средстве близком к проектному рабочему положению (панелевоз);

2) в вертикальном положении транспортируются крупноразмерные элементы из легких бетонов не рассчитанные на работу на изгиб, а также элементы сборного строительства толщиной менее 20 см;

3) опирание конструкций и деталей из железобетона необходимо производить на деревянные прокладки и только в местах, обозначенных заводом соответствующей маркировкой.

При многоярусной погрузке прокладки необходимо располагать по одной линии вертикали. Прокладки должны быть выше, чем подъемные петли, но не менее 25 мм.

Убыль грузов происходит под воздействием естественных факторов и определяется условиями хранения и перевозки. Убыль различают вследствие усушки, раструски, распыления, улетучивания и т.д.

Убыль груза в условиях нормального технологического хранения и перевозки называется естественной.

Все факторы, приводящие к потере груза или сохранности перевозки, делятся:

группа А(агрессивные факторы):

- внешние (температура окружающей среды, влажность, пыль, осадки, статическая нагрузка, колебания кузова, агрессивность окружающих грузов и т.д.);

- внутренние (повышенное давление, химическая активность и т.д.);

группа В(противостоящие факторы):

- защитные действия тары;

- защитные действия упаковки;

- защитные действия консервации;

группа С (защитно-профилактические факторы):

- комплекс профилактических мер;

- очистка грузовых помещений;

- дезинфекция;

- обшивка и выстилание грузовых помещений.

Естественную убыль предотвратить не удается из-за больших затрат, превышающих стоимость потерь, поэтому устанавливаются нормы допустимой естественной убыли.

Для обеспечения сохранности грузов нужно создать условия, при которых суммарное действие противостоящих и защитных факторов будет действию агрессивных факторов, т.е. .

V. Различие транспортных характеристик грузов обуславливает необходимость разработки и учета требований по их безопасности и сохранной перевозке при совместной погрузке в одно транспортное средство или хранении в одном отправительском складе, на железнодорожных станциях, портах.

По совместимости все грузы делятся:

1. обладающие агрессивными свойствами:

- влаговыделяющие (гигроскопичные грузы, искусственно увлажненные, биологические);

- тепловыделяющие (с повышенной температурой, нагревающиеся при увлажнении, имеющие биологические свойства);

- самовозгорающиеся (бензины);

- газовыделяющие;

- ядовитые;

- пылящие;

- одорирующие (выделяющие запахи);

- опасные как носители карантинных объектов;

2. подверженные воздействию агрессивных факторов:

- портящиеся под воздействием влаги (окисляющиеся грузы, изменяющие структуру (сахар), загнивающие, плесневеющие, выделяющие газы при увлажнении, нагревающиеся от увлажнения);

- портящиеся под воздействием тепла;

- легковоспламеняющиеся от нагревания и окисления;

- подверженные воздействию ядовитых веществ;

- портящиеся от пыли;

- воспринимающие запахи;

- подверженные воздействию карантинных объектов;

3. нейтральные.

Грузовые потоки

I. Массовость и партионность перевозок.

II. Управление запасами и оптимизация размеров отправок грузов.

III. Формирование и накопление партий грузов. Показатели процесса накопления.

IV. Согласование во времени транспортного и производственного процессов.

V. Потоки требований на перевозки.

VI. Статистическое исследование партионности перевозок.

VII. Неравномерность перевозок.

VIII. Определение и систематизация транспортных связей.

I. Транспортный процесс представляет собой совокупность операций с грузами и транспортными средствами, в результате чего грузы изменяют свое положение в пространстве. Это единый процесс. По условиям организации и степени повторяемости отдельные транспортные процессы характеризуются массовостью.

Массовыми считаются организационно связанные перевозки больших количеств однородных, но не обязательно одинаковых, грузов.

Большинство грузов предъявляются к перевозке партиями. Партионность перевозок определяется потребностью в одновременной перевозке грузов от отправителя к получателю и характеризуется количеством доставляемого груза. Партионность перевозок является одним из главных факторов, определяющих эффективность перевозочного процесса и условия функционирования обслуживаемых автотранспортом предприятий.

Повышение производительности труда на транспорте неразрывно связано с ростом грузоподъемности транспортных средств, а это обуславливает необходимость увеличения партий поставляемой продукции.

Не менее важно развитие перевозок мелкими партиями, что связано с ускорением оборачиваемости средств, улучшением обслуживания населения и предприятий. Перевозки небольших партий груза называются малкопартионными. Особенностью перевозок мелкими партиями в междугороднем сообщении является их осуществление преимущественно через специальные пункты накопления, где отправки комплектуются по направлениям. Эти операции по формированию новых партий грузов по направлениям выполняются на грузовых автостанциях (терминалах).

II. Причиной образования запасов является необходимость гарантированного бесперебойного снабжения потребителей. Образование запасов объясняется также и дискретным характером транспортного процесса на всех видах транспорта. Запасы пополняются периодически. Управлять запасами - это значит определить объем и моменты поставки продукции, а также распределить вновь прибывшую партию по звеньям нижестоящей системы снабжения.

Совокупность правил, которыми руководствуются при принятии решений, называется стратегией управления запасами. Стратегия при минимальных общих затратах называется оптимальной.

Простейшая модель управления запасами - это система с фиксированным размером запаса продукции. Стратегия предусматривает непрерывный контроль над состоянием запасов и когда уровень запасов опускается ниже какой-то величины, то заказывается новый товар. Это возникает через непрерывные промежутки времени.

Издержки на хранение определяются следующим образом:

,

где - издержки на хранение единицы товара.

Затраты, связанные с перевозкой определяются по формуле:

.

Общие затраты равны:

;

.

Интервалы времени между поставками:

.

При стратегии постоянной периодичности запасов заказ осуществляется через одинаковые промежутки времени.

Размеры перевозимых партий грузов и интервал между очередными поставками могут быть как постоянными, так и переменными и зависят от принятой стратегии управления запасами.

III. Формирование партий грузов означает разделение транспортируемых единиц на составляющие или их соединение по какому-либо признаку. Под накоплением груза понимается постепенное увеличение хранимого объема продукции, предназначенного для транспортировки. Накопление заканчивается отправлением груза, после чего процесс повторяется заново.

или

.

Если , то .

Число 12 называется параметром накопления груза и может меняться в пределах 0-24:

.

Среднее время нахождения 1 т груза в процессе накопления:

.

Процесс накопления достаточно массовая операция. Накопление осуществляется на складах поставщика и потребителя, а также на складах материально-технического снабжения. Все эти элементы транспортных систем функционируют как своеобразные накапливающие системы. Чем меньше груза в накоплении, тем меньше время доставки груза потребителю. Степень удовлетворения требований на перевозки характеризуется коэффициентом удовлетворения требований на перевозки, который определяется как отношение количества груза, вывозимого за определенный период времени, к общему количеству предназначенных для перевозки грузов:

,

где - количество вывозимого груза;

- хранящийся груз;

- вновь поступивший груз.

IV. Связь операций производственного и транспортного процессов проявляется в обуславливаемой последовательности их выполнения.

Производственный и предшествующий ему транспортный процесс, в результате которого образуется запас материалов и изделий, требуют рационального согласования во времени объемов завоза с объемом потребления. Эти процессы могут выполняться последовательно, с перерывами, без перерыва, совмещенно.

V. Спрос на перевозки неравномерный. Требования или спрос заявки на доставку груза получателю со складов поставщиков, станций или портов можно рассматривать как потоки событий, следующих друг за другом в какие-то случайные моменты времени. Различают потоки однородных и неоднородных событий. События в Однородном потоке различаются только моментом появления и может быть представлен множеством точек на одной оси. Неоднородный поток событий (требований на перевозки) характеризуется различными моментами на перевозки и размерами партии.

Потоки, требуемые на перевозки, выражают также количеством партий грузов, предъявляемых к перевозке за период времени, и их массой. Предсказуемость потока требований на перевозки определяется степенью воздействия случайных факторов на процесс производства и потребления материальных средств.

Коэффициент вариации:

,

где - среднеквадратическое отклонение;

- математическое ожидание.

.

Размеры партии груза могут характеризоваться непрерывными или дискретными величинами. Чтобы сделать возможным применение удобных вычислительных методов в некоторых случаях целесообразно дискретное распределение партий грузов условно заменять непрерывными.

Потоки требований на перевозки грузов бывают стационарными и нестационарными. Среди потоков событий особое место занимает простейший стационарный Пуассоновский поток требований. Основными характеристиками такого потока являются ординарность, отсутствие последействия.

Поток событий называется ординарным, если вероятность того, что на некоторый малый интервал времени придется более одного события, пренебрежительно мала по сравнению с вероятностью того, что на этот же интервал будет приходиться ровно одно событие.

Потоком без последействия называется поток, если количество событий, попавших на один из любых не перекрывающихся участков, не зависит от того, сколько событий попало на другое.

Из теории вероятности известно, что для простейшего потока число событий, попадающих на один интервал длиной t, распределено по закону Пуассона:

,

где - математическое ожидание количества требований в единицу времени;

- длина интервала;

- число заявок или требований, попадающих на данный интервал.

Вероятность того, что случайное количество требований не превысит n:

.

VI. Для определения рациональной структуры парка подвижного состава по грузоподъемности и для обоснования форм организации транспортного процесса необходимо изучить партионность перевозок.

Размер партии груза является постоянной величиной только в системах управления запасами с фиксированным размером заказов. В остальных случаях размер партии груза, зависящий от спроса и периодичности доставки, является переменной и, как правило, случайной величиной, поэтому партионность перевозок следует изучать статистическими методами.

Размеры фактически перевезенных партий груза приводят в соответствие с грузоподъемностью имеющегося подвижного состава. Это затрудняет выявление действительных требований на поставки тех или иных партий груза.

Размеры партий груза часто характеризуются экспоненциальным (показательным) распределением. Непрерывная случайная величина распределена по показательному закону, если ее плотность вероятности имеет вид:

,

где - параметр распределения:

;

- средний размер партии груза.

У экспоненциального распределения математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение одинаковы, т.е.

.

Экспоненциальное распределение описывает распределение массы мелких отправок при междугородних перевозках и партий отдельных материалов, доставляемых непосредственно потребителям с базы производственно-технологической комплектации, строительства.

VII. Неравномерность перевозок характеризуется изменением их объема в тоннах и грузооборота в тонно-километрах во времени и по направлениям перевозок. Она ухудшает использование подвижного состава, производственных помещений и оборудования АТП. Неравномерность перевозок может быть и должна уменьшаться путем совершенствования планирования перевозок. Неравномерность перевозок оценивается коэффициентом неравномерности:

- по грузообороту ;

- по объему перевозок ,

где - грузооборот и объем перевозок в максимальный период.

VIII. Транспортные связи между поставщиками и потребителями характеризуются количеством доставляемых грузов. Объемы вывоза груза от поставщика и объемы завоза потребителю можно представить в виде матрицы (схема 2). Объемы вывоза груза характеризуются от i-го поставщика 1 строкой, завоза - столбцом. Каждой транспортной связи между i-м поставщиком и j-м потребителем может быть расстояние и время доставки.

Перевозки грузов автотранспортом характеризуются большим количеством грузообразующих и грузопоглощающих точек. Это затрудняет планирование. Чтобы установить характер транспортной связи необходимо рассматриваемые территории разделить на микрорайоны и в каждом из них свести грузообразующие и грузопоглощающие точки в один условный центр. Территория разбивается на микрорайоны с учетом существующего административного деления и, таким образом, чтобы объекты, препятствующие для проезда автомобилей, являлись границей. Центр тяжести каждого микрорайона, т.е. условная грузовая точка, определяется координатой этой точки по завозу, вывозу или суммарно.

Координаты для вывоза груза определяются по формулам:

,

где - объем груза, вывозимого от каждого поставщика;

- коэффициенты i-го поставщика.

Аналогичным образом определяются координаты по завозу груза. Суммарные координаты по завозу и вывозу груза определяются следующим образом:

.