Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,006

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ТРАНЗИТНЫХ ТЕРМИНАЛОВ

Альметова З.В. 1
1 ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)
Статья посвящена проблеме развития транзитного потенциала транспортных систем страны и ее регио-нов за счет интеграции транзитных сообщений в терминалах. На основе проведенных автором исследо-ваний разработаны новые модели и методы оптимизации параметров транзитных терминалов: модель определения местоположения транзитного терминала, учитывающая объемы и затраты на работу гру-женного и порожнего транспорта; методика определения оптимального количества перевозимых грузов одним транспортным средством в межтерминальном сообщении, обеспечивающего минимум совокуп-ных затрат на транспортировку и хранение товаров в запасе; методика определения оптимального коли-чества погрузочных и разгрузочных средств на одном посту через соотношение интервалов движения транспортных средств и нормативного времени выполнения погрузочно-разгрузочных работ, обеспечи-вающего минимальные совокупные затраты на простой транспортных средств под разгрузкой и потери в связи с непроизводительными простоями погрузочно-разгрузочного оборудования.
грузовые перевозки
оптимизация
транспортная система
транзитные терминалы
1. Альметова З.В. Ларин О.Н. Вопросы размещения транзитных терминалов в регионах // Транспорт: наука, техника, управление. – 2012. – № 11. – С. 45–46.
2. Ларин О.Н. Транзитный потенциал транспортных систем: учебное пособие с грифом УМО. – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2013. – 172 с.
3. Ларин О.Н., Альметова З.В., Шарапов Д.К. Обоснование рациональных параметров по-грузочно-разгрузочных комплексов в мультимодальных транспортно-логистических цен-трах // Инновационный транспорт. – 2014. – № 1. – С. 24–33.
4. Ларин О.Н., Латыпов Э.Р., Вязовский В.В. Современные задачи развития транзитных провозных возможностей транспортных систем // Вестник Тихоокеанского государственно-го университета. – 2011. – №3(22). – С. 57–62.
5. Миротин Л.Б., Ларин О.Н. Глобальные задачи развития и интеграции транспортных си-стем // Транспорт: наука, техника, управление. – 2007. – № 5. – С. 20–21.
6. Модели и методы теории логистики / под ред. В.С. Лукинского. – СПб.: Питер, 2003. – 176 с.
7. Хедли Дж., Уайтин Т. Анализ систем управления запасами. – М.: Наука, 1969. – 512 с.

Введение

Многочисленные данные свидетельствуют о значительной неравномерности объемов перевозок по направлениям транзитных сообщений. Данные явления характерны как для международных сообщений, например, между странами АТЭС и ЕС, так и для межрегиональных сообщений внутри России, например, между Западной и Восточной частями страны [4, 5]. Оптимизация транзитных межтерминальных сообщений обеспечивает снижение уровня потенциальных и избыточных провозных возможностей транспортных систем за счет интеграции разнонаправленных сообщений в транзитном терминале.

Методы размещения транзитных терминалов

Транзитные сообщения относительно каждого терминала в зависимости от их направления разделяются на «исходящие» и «входящие». Каждому терминалу, который является источником сообщений Рi (i = 1, 2, … n), присваивается индекс i, а всем другим корреспондирующим с ним терминалам Рj (j = 1, 2, … n), в которые направляются данные сообщения, присваивается индекс j. «Исходящие» транспортные сообщения uij из терминалов Рi в терминалы Рj записываются в виде квадратной матрицы U[i, j], в которой количество строк и столбцов соответствует количеству терминалов Рi и Рj (i, j = 1, 2, … n), а элементы uij = 0 для всех i = j. «Входящие» сообщения uji в терминалы Рi из терминалов Рj являются элементами транспонированной матрицы UТ[j, i].

Неэффективно используемые провозные возможности транспортной системы WRij оцениваются с использованием коэффициента неравномерности грузопотока по направлениям hij между i-м и j-м терминалами, рассчитываемый через отношение разности объемов исходящего из i-го в j-й терминалы грузопотока Qij и объемом входящего в i-й из j-го терминалы грузопотока Qji, следующего в обратном (встречном) направлении, к максимальному объему грузопотока по одному из этих направлений [2]:

. (1)

Коэффициент неравномерности грузопотока по направлениям hij является удобным показателем, характеризующим наличие и отображающим в относительном виде степень избыточных провозных возможностей при обслуживании грузопотоков Qij и Qji, и показывает величину потенциальной недозагрузки подвижного состава (долю порожнего транспорта) в общем составе транзитного потока, следующего по направлению с наименьшим объемом грузопотока.

Если в структуре сообщений между терминалами имеются разнонаправленные по максимальному значению грузопотоки, то интеграция этих сообщений в транзитном терминале обеспечит повышение эффективности перевозок путем исключения порожнего транспорта в составе транзитного транспорта, следующего по наиболее загруженному направлению; снижения общего количества используемого транспорта за счет укрупнения грузовых партий и привлечения к работе большегрузного подвижного состава; повышения степени использования грузоподъемности подвижного состава.

В качестве критерия целесообразности интеграции транзитных грузопотоков в терминале может использоваться показатель разнонаправленности по максимальной мощности грузопотоков i-го терминала с множеством связанных с ним взаимным грузообменом j-х терминалов, который рассчитывается по формуле:

(2)

При zi = 0 у терминала Рi отсутствуют разнонаправленные по максимальной мощности грузопотоки. В этом случае их интеграция в транзитном терминале не обеспечит снижения уровня потенциальных WР и избыточных WR провозных возможностей транспортной системы. Величина показателя zi может принимать значения 0¸n. Причем, чем выше значение zi, тем выше может быть эффект от интеграции транзитных грузопотоков i-го терминала в транзитном терминале в виде снижения избыточных провозных возможностей и порожних пробегов транзитного транспорта.

При положительном решении о целесообразности создания транзитного терминала необходимо произвести выбора рационального места его расположения, которое в значительной степени влияет на итоговые показатели работы транзитного транспорта: выполняемый им грузооборот, затрачиваемое время на транзитные перевозки и пр. Для поиска координат места расположения транзитного терминала может использоваться так называемый метод «центра тяжести» физической системы, который должен обеспечить минимум транспортной работы на перевозку грузов. Метод «центра тяжести» учитывает расположение уже существующих i-х отправителей (i Î I) и j-х получателей (j Î J), которое задается в декартовой системе координат Оху, и объемы перевозимых грузов Qij от i-гo отправителя j-му получателю. Для определения места расположения транзитного терминала отправителям и получателям присваивают координаты (хi, yi) и (хj, yj) соответственно. Начало системы координат (х0, y0) определяют произвольно. Координаты транзитного терминала xT и yT находят как «центр тяжести» физической системы «отправители – получатели».

Во многих отечественных и зарубежных работах рассмотрены вопросы применения метода центра тяжести для размещения складских объектов (обзор представлен в [6]). Недостатком этих методов является то, что они не учитывают работу порожнего транспорта, совершаемую при возвратных пробегах по направлениям с небольшим объемом транзитного грузопотока. Предлагается следующая модель расчета координат транзитного терминала, учитывающая работу порожнего транспорта:

(3)

(4)

где xT – координата по оси Ох места расположения транзитного терминала; yT – координата по оси Оу места расположения транзитного терминала; хi и уi – координаты места расположения i-гo терминала-отправителя; хj и уj – координаты места расположения j-гo терминала-получателя; Qlij и Quji – соответственно объемы груженной и порожней работы исходящего транспорта из i-гo терминала, т; Qlji и Quji – соответственно объемы груженной и порожней работы входящего транспорта в j-й терминал, т; Sl и Su – соответственно затраты (тарифы) на работу груженного и порожнего транспорта с учетом его фактической или потенциальной загрузки, руб./т.

Метод определения оптимального объемов поставок на транзитный терминал

Для транзитных перевозок используются различные виды транспорта, объем перевозимого груза которыми qтр (т) определяется с учетом количества грузовых модулей mq (ед.) на одном транспортном средстве (контейнеров, вагонов, полувагонов, прицепов, полуприцепов и пр.) и их фактической грузоподъемности qф (т):

qтр = qф × mq. (5)

Необходимость использования категории «грузовой модуль» для характеристики объемов перевозимых грузов обусловлена тем, что поставки товаров осуществляются укрупненными дискретными партиями фиксированного объема. Мелкие отправки при вхождении в цепь поставок укрупняются (консолидируются) в терминале отправления до объема используемого грузового модуля (фургона, вагона, контейнера и пр.). При выходе из цепи поставок товары из грузового модуля разукрупняются в терминале назначения для дальнейшего развоза мелкими отправками конкретным получателям.

Для большинства видов транспорта характерна убывающая функция зависимости тарифа на перевозку груза Sh (руб./т×км) от количества грузовых модулей mq:

. (6)

где aq – параметр модели, отражающий уровень снижения тарифа от объема перевозимого груза (анализ тарифов транспортных и экспедиторских компаний выявил следующие значения параметра: aq = 0,1¸0,3).

Во многих работах для оптимизации объема поставок используется так называемая «модель Уилсона» (см. например, [7]). Однако выполненный анализ модели Уилсона показывает, что структура используемых в ней переменных не учитывает особенности определения затрат на перевозку грузов различными видами транспорта и механизмы формирования запасов на складе в зависимости от интервалов поставок партий грузов.

Поэтому предложена новая модель определения оптимального количества перевозимых грузовых модулей m°q одним транспортным средством в транзитный терминал, которое должно обеспечить минимум совокупных затрат Зсs на транспортировку и хранение товаров в запасе:

Fсs(m°q) = Зсs ® min. (7)

Продифференцировав суммарные затраты Зсs по mq и приравняв полученное значение к нулю, определено оптимальное количество грузовых моделей m°q, при котором совокупные затраты Зсs минимальны:

, ед. (8)

где Ss – стоимость хранения единицы товара на складе, руб./т×день; Qpn – объем разовой отправки товара из транзитного терминала, т; TQs – общая продолжительность хранения запаса на транзитном терминале за весь период поставки, ч; mmax – максимально допустимое количество грузовых моделей, разрешенных к перевозке одним транспортным средством ед.; l – расстояние перевозки от терминала до транзитного терминала, км.

Методы оптимизации количества погрузочно-разгрузочных средств на транзитных терминалах

Основной задачей оптимизации перегрузочных работ в транзитных терминалах является определение производительности перегрузочных комплексов, при котором обеспечивается минимальный суммарный эффект для перевозчиков и транзитных терминалов [1]. Избыточные перегрузочные мощности приводят к простоям погрузочно-разгрузочной техники, недостаток перегрузочных мощностей увеличивает простои транспортных средств под погрузочно-разгрузочными работами.

Технологические и экономические параметры работы транзитных терминалов зависят от количества разгрузочных (погрузочных, перегрузочных) средств на соответствующем посту nкр, которое определяется с учетом соотношения интервалов прихода транспортных средств под разгрузку (погрузку, перегрузку) Ic и продолжительности их обслуживания одним разгрузочным средством tпл [3].

В зависимости от соотношения интервалов движения транспортных средств и времени их разгрузки возможны три способа оптимизации затрат: 1) сбалансированная ситуация – когда плановая продолжительность tпл разгрузки транспортных средств равна интервалам их движения: tпл = Iс; 2) ситуация с резервом времени разгрузки – когда плановая продолжительность tпл разгрузки транспортных средств меньше интервалов их движения: tпл < Iс; 3) ситуация с очередью судов на разгрузку – когда плановая продолжительность tпл разгрузки транспортных средств больше интервалов их движения: tпл > Iс.

Обоснование количества nкр при tпл = Iс. Оптимальное экономически обоснованное количество разгрузочных средств n°Iкр определяется из условия минимального значения совокупных затрат Зсvz перевозчиков и транзитного терминала, которые включают расходы в связи с простоем транспортного средства Зсi под разгрузкой (выгрузкой, перегрузкой) за период tc, затрат на эксплуатацию разгрузочного средства Зvi за этот же период tc, а также затрат транзитного терминала в связи с переменными расходами Зz за время вынужденного простоя разгрузочных средств tz.

Величина совокупных затрат Зсvz определяется как сумма произведений переменных издержек Sс, Sv, Sz на время простоя транспортных средств под разгрузкой, время работы разгрузочных средств и время вынужденного простоя соответственно:

Зсvz = Зс + Зv + Зz = Sс ∙ tc + Sv ∙ tc ∙ + Sz ∙ tz. (9)

Средняя продолжительность разгрузки транспортных средств tс определяется величиной нормативного времени на разгрузку для одного разгрузочного средства tпл, разделенной на количество используемых разгрузочных средств nкр:

tс = tпл / nкр = Qc ∙ tн / nкр, ч. (10)

где Qc – грузоподъемность транспортного средства, т; tн – норма времени на разгрузку (погрузку) одной единицы груза одним разгрузочным средством, ч/т.

Оптимальное количество разгрузочных средств n°Iкр на одном разгрузочном посту при tпл = Iс определено при помощи методов нахождения экстремального значения выпуклой функции:

, ед. (11)

Если полученное значение n°Iкр не является целой величиной, то допустимо его округление до целого рационального значения nРкр с учетом динамики издержек Зсvz(n°Iкр).

Обоснование количества nкр при tпл < Iс. Поиск количества рационального количества nрIIкр аналогичен первому случаю, но имеет особенности. Условие tпл < Ic характеризует ситуацию как наличие резерва времени на разгрузочные операции, когда при соблюдении планового времени разгрузки tпл у разгрузочных средств изначально имеется время вынужденного простоя в размере:

tzi = Ic – tпл. (12)

Тогда увеличение количества разгрузочных средств nкр, с одной стороны, приводит к снижению времени разгрузки и соответственно простоя транспортных средств tс по формуле (10), но, с другой стороны, приводит к увеличению уже имеющегося времени tz вынужденного простоя разгрузочных средств:

tz = Ic – tс = Ic – (tпл/nкр). (13)

Оптимальное количество разгрузочных средств n°IIкр для второго случая:

, ед. (14)

Для решения по (14) при необходимости производится обоснование целого значения количества разгрузочных средств nРкр.

Обоснование количества nкр при tпл > Iс. Условие tпл > Iс говорит о том, что при одном разгрузочном средстве для существующих значений планового времени разгрузки транспортного средства tпл и интервалов их движения Ic, каждое приходящее транспортное средство становится в очередь на разгрузку и ожидает момента, когда разгрузочное средство завершит разгрузку предыдущего транспортного средства. За простой в очереди транзитный терминал может платить штрафы перевозчикам.

Очередь из транспортных средств, ожидающих разгрузки, может быть ликвидирована только за счет снижения времени разгрузки tс до величины интервалов движения транспортных средств:

tс = Ic. (15)

Тогда количество разгрузочных средств nкрI, необходимое для ликвидации очереди, составит:

nкрI = tпл / Ic. (16)

Оптимальное количество разгрузочных средств n°IIIкр равно сумме nкрI и n°кр, определяемого в процессе решения оптимизационной задачи на участке значений nкр > nкрI:

n°IIIкр = n°кр + nкрI. (17)

Количество разгрузочных средств n°кр определяется по формуле:

. (18)

Далее с использованием значения n°кр определяется оптимальное количество разгрузочных средств n°IIIкр по формуле (17). При необходимости производится обоснование целого значения количества разгрузочных средств nРIIIкр.

Если рациональное количество разгрузочных средств nркр для всех рассмотренных выше случаев превышает имеющиеся ограничения на максимально возможное их количество на одном посту: nркр > n¢кр, то следует сделать вывод о необходимости модернизации разгрузочных средств и (или) реконструкции разгрузочного поста для размещения дополнительного количества разгрузочных средств.

Разработанные методы оптимизации параметров транзитных терминалов позволяют повысить эффективность транзитных сообщений. Предложенная модификация метода центра тяжести для определения координат транзитного терминала учитывает затраты не только на работу груженого транспорта, но и на порожние пробеги; новые методы оптимизации объемов перевозимых грузов и количества единиц погрузочно-разгрузочной техники обеспечивают минимальные экономические издержки перевозчиков и владельцев транзитных терминалов, что делает работу отечественной транспортной системы более привлекательной для международных транзитных грузопотоков.

Рецензенты:

Ивахненко А.М., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Менеджмент» Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ), г. Москва.

Быстров О.Ф., д.т.н., профессор, профессор кафедры «Логистика и управление транспортными системами» Московского государственного университета путей сообщения (МИИТ), г. Москва.


Библиографическая ссылка

Альметова З.В. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ТРАНЗИТНЫХ ТЕРМИНАЛОВ // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 1. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=12160 (дата обращения: 21.05.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674