Транспортраня логистика. Решение задач оптимизации перевозок грузов

1. Раздел 10 ТРАНСПОРТРАНЯ ЛОГИСТИКА: РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ОПТИМИЗАЦИИ ПЕРЕВОЗОК ГРУЗОВ

2.

• Предметом транспортной логистики
является комплекс задач планирования и
управления, связанных с перемещением
грузов. Основное внимание в данном
разделе будет уделено логистическим
аспектам задач, традиционно относимым к
теории транспортных процессов, на
решение которых направлено большинство
публикаций по транспортной логистике
отечественных и зарубежных ученых.

3.

Формирование маршрутов должно строиться
на известных принципах:
• пути следования транспортных средств не
должны пересекаться (рис. 10.1, а-б);
• выделение групп обслуживаемых
потребителей следует осуществлять с
учетом максимально эффективного радиуса
(рис. 10.1, в-г);
• не допускается пересечение сфер
обслуживания для разных транспортных
средств (рис. 10.1, д-е).

4.

5. Планирование маршрута доставки груза в смешанном сообщении на основе сетевого графика

Снижение транспортных расходов
возможно за счет применения новых
технологий перевозки, реорганизации
транспортной инфраструктуры и
интеграции транспортных систем. Таким
образом, главным инструментом в
указанном процессе является
использование нескольких видов
транспорта при доставке грузов.

6.

Н. С. Усков и Н.Г. Вензик [58] привели
определение Секретариата Конференции ООН
по торговле и развитию ( ЮНКТАД), в котором
выработаны следующие основные понятия о
видах перевозок:
1. Унимодальная (юнимодальная) перевозка это перевозка грузов одним видом транспорта
и одним или несколькими перевозчиками.
2. Интермодальная перевозка - это перевозка
гpузов с перевалкой между несколькими
видами транспорта, при которой один из
перевозчиков организует всю
транспортировку от пункта происхождения
через один или несколько пунктов перевалки
до конечного пункта.

7.

3. Сегментированная перевозка возникает, если
перевозчик, opгaнизующий транспортировку,
принимает ответственность лишь за часть
перевозки, осуществляемую им самим.
4. Мультимодальная перевозка возникает, если
перевозчик, opгaнизующий транспортировку,
принимает ответственность за всю перевозку с
выдачей документа о мультимодальной перевозке.
5. Комбинированная перевозка - это перевозка грузов
в одном и том же грузовом месте или транспортном
средстве путем комбинации различных видов
транспорта.
Обобщающая схема, позволяющая определить
основные xapaктeристики каждого вида перевозки,
приведена на рис. 10.2.

8.

9.

Смешанная перевозка - транспортировка
грузовой партии от пункта отправления до
пункта назначения, коrда в процессе
перемещения используется более одноrо вида
транспорта. Смешанная перевозка может
осуществляться как при участии предприятий
транспортной инфраструктуры (например,
терминалов), если такие предприятия
являются связующими звеньями между пере
возчиками, так и без такового, коrда груз
последовательно передается от перевозчика к
перевозчику с одноrо вида транспорта на
другой.

10.

Особенности смешанных перевозок:
1. Согласованное использование в перевозке
более одного вида транспорта.
2. Перевозка организуется и осуществляется
одним лицом - оператором смешанной
перевозки.
3. Отношения между заказчиком и
исполнителем комплексной тpaнспортной
услуги (оператором смешанной перевозки)
регулируются на основе одного договора.
4. Смешанная перевозка может иметь статус
международной. В этом случае место приема
гpуза к перевозке и предполагаемое место eгo
сдачи находятся на территории двух
различных государств.

11.

Для планирования смешанной перевозки грузов
наиболее актуальным является использование
сетевых моделей.
Сетевые модели - важный класс
оптимизационных задач, пересекающихся с
задачами календарногo планирования. Задача
ceтeвoгo планирования в общем случае
сводится к построению рационального плана
проведения сложного комплекса работ,
состоящего из отдельных элементарных
взаимно обусловленных операций. Взаимная
обусловленность работ определяется тем, что
выполнение некоторых из них нельзя начать
раньше, чем будут завершены некоторые
опорные операции.

12.

Основным материалом для сетевого планирования
является структурная таблица комплекса работ,
содержащая:
*перечень элементарных работ комплекса;
*перечень работ, на которые опираются элементарные
работы;
*время выполнения каждой работы
Метод сетевого планирования позволяет на основе
исходной информации указать сроки начала каждой
работы комплекса, вычислить время, необходимое для
выполнения вceгo комплекса работ, выявить
критические работы, несвоевременное выполнение
которых влечет за собой изменение общего времени
выполнения всего комплекса, а также некритические
работы, небольшие задержки в выполнении которых не
сказываются на общей продолжительности комплекса.

13.

Сетевой график позволяет изобразить
логическую и временную структуру
комплекса работ. Работы на графике
изображаются векторами (дугами),
проекции которых на ось времени равны
времени их выполнения. Моменты
завершения работ - это узлы гpaфика
(рис.10.3).

14.

15.

Дуге, идущей из i-гo события в j-e,
присваивается вpeмя выполнения
В том
случае, если точное время выполнения работы
неизвестно, то, зная максимальное
,
минимальное
и наиболее вероятное
время
, можно определить
Любой путь, время движения по которому
равно полному времени, называют
критическим путем.

16.

Предполагая, что исходное событие
происходит в нулевой момент, определяют
ранние сроки совершения событий Е( ) .
Для исходного события Е( ) = 0. Для
остальных работ расчет производится
исходя из следующих условий. Пусть в i-e
событие входит несколько работ с
номерами k, р, ..., z. Находятся все суммы
Е( )+
, Е( )+ ,..., Е( )+ .
Величина Е( )будет равна максимальной
из найденных значений, поскольку событие
совершится только после завершения
последней, самой поздней работы.

17.

L( ) - последний момент времени, в
который может произойти событие при
условии неизменности времени
выполнения проекта.
Для последней работы n принимается L( ) =
Е( ). Для нахождения L( ) требуется
найти, во-первых, все вершины, в которые
входят работы из i-й вершины (пусть это
будут работы с номерами k, р, ..., z), далее
определяют все разности L( )- , L( ) , …, L( )и минимальная из них искомый поздний срок L( ).

18.

Для всех событий критического пути
выполняются следующие два условия: вопервых, ранние и поздние сроки совпадают;
во-вторых, продолжительность каждой работы
критического пути равна разности между
моментами совершения конечного и
начального события этой работы.
Если работа не лежит на критическом пути, то
у нее обычно есть определенный резерв
времени, что позволяет наиболее эффективно
распределять ресурсы по работам.
Выделяют следующие виды резервов - общие,
свободные и независимые.

19.

Общий резерв
= L( ) - Е( ) - это время, на
которое можно перенести начало работы, не
увеличивая общее время выполнения проекта.
Свободный резерв вычисляется следующим
образом: = Е( ) - Е( ) - и показывает,
насколько можно отодвинуть начало работы i
от paннeгo момента ее возможногo начала, не
влияя на наступление paннегo срока
совершения .
Возможное увеличение времени работы
называется независимым резервом
и
вычисляется следующим образом
= Е( ) L( ) - .

20.

Временная характеристика является одним из
определяющих факторов, влияющих на выбор
цепи доставки, однако наиболее
перспективным является использование
многокритериальной оценки; например,
дополнительно можно использовать критерии
стоимости и приведенной стоимости
транспортировки.
Транспортный процесс при смешанных
перевозках состоит из последовательной
доставки груза различными видами
транспорта и промежуточной перегрузки (рис.
10.4) [55]. Приведенных технологических схем
в ряде случае может быть более одной, т. е.
этапы 2-6 и 8, 9 для разных схем доставки
могут не совпадать.

21.

Т.о. планирование смешанной перевозки
грузов можно представить как ряд
совокупностей, состоящих из элементарных
работ, которые должны быть последовательно
выполнены. При этом указанные совокупности
являются альтернативными друг другу, т. е.
пересечение схем доставки в одном пункте
сетевого графика означает только их
пространственную, а не временную
зависимость.
Из всего вышесказанного следует, что сетевой
график, характеризующий доставку гpуза в
смешанном сообщении, будет иметь
следующие особенности:

22.

• каждой дуге присваивается только одно
значение рассматриваемых критериев,
характеризующее потери во временном и/или
стоимостном выражении;
• каждому промежуточному пункту (узлу
cетевого графика) соответствует одно или
несколько значений, определяемых как сумма
длин дуг. Количество значений зависит от
количества альтернативных вариантов
доставки в рассматриваемый пункт;
• сетевой график не требует расчетов paннего и
позднего сроков выполнения каждой работы;
• выбор варианта производится на основе
сравнения полученных характеристик схемы
доставки с заданными условиями.

23.

Учитывая приведенные особенности, сетевой
гpафик при смешанных перевозках в общем
виде можно представить как пространственно
зависимые схемы доставки с учетом
различных параметров, используемых для
принятия управленческого решения (рис.
10.5). При этом
в качестве критериев выбора вариантов
доставки предлагaется использовать:
· время (Т);
· стоимость (С);
· приведенную стоимость, определяемую по
формуле
С*= (
+ )(
(10.2)

24.

где С* - оценка стоимости гpуза и eгo доставки
с учетом фактора времени (интегральная
оценка);
- закупочная стоимость гpyза;
- стоимость перевозки; (
- множитель
наращивания процентов по процентной ставке
Д за n периодов, n = Т/365.
Каждой работе соответствуют три значения
время ; стоимость доставки и
интегpированный показатель С*, которые
определяются как сумма дуг по различным
вариантам доставки, - один из указанных
показателей при заданных условиях является
основным при принятии управленческого
решения о выборе варианта доставки.

25.

26.

Путь следования из одного узла в другой
может быть альтернативным, например:
• если дуга означает процесс транспортировки,
то наличие двух и более путей свидетельствует
о возможности использования на этом
маршруте нескольких альтернативных друг
другу видов транспорта;
• если дуга означает процесс оформления груза
в пункте, то привлечение посредников и отказ
от их услуг приведут к появлению нескольких
альтернативных друг другу вариантов.
• Таким образом, для пунктов, где пересекаются
альтернативные пути доставки, появляется
несколько суммарных значений Т, С и С*
(работа ).

27.

Выбор производится на основе одного
определяющего на данный момент времени
показателя. В случае если важность показателе
имеет примерно одинаковое значение и если
ни для одной из схем доставки не оказалось,
что все значения ниже, чем для любой другой
(тогда выбор очевиден), для выбора схемы
перевозки можно использовать критерии
принятия решения в условиях
неопределенности.
Наиболее известны критерии Лапласа, Вальда,
Сэвиджа и Гурвица, позволяющие принять
решение в условиях неопределенности на
основе анализа матрицы возможных
результатов

28.

Cтроки соответствуют возможным
действиям (вариантам доставки грузов);
столбцы - возможным состояниям
«природы» (критериям доставки);
элементы матрицы - результат при выборе
j-гo действия и реализации i-гo состояния
(рис. 10.6) [5].

29.

30.

Критерий Лапласа опирается на принцип
недостаточного основания, согласно
которому все состояния природы (i = 1, n)
полагаются равно вероятными. Таким
образом, каждому состоянию
соответствует вероятность
(10.3)
Для принятия решения для каждого
действия , вычисляется среднее
арифметическое значение потерь:
(R) =
(10.4)

31.

Среди
(R) выбирают минимальное
значение, если, как в рассматриваемом
случае, матрица возможных результатов
представлена матрицей потерь (или
максимальное, во всех других ситуациях),
которое и будет соответствовать
оптимальной стратегии:
W = min { (R)} (10.5)
Где W - значение параметра,
соответствующее оптимальной стратегии
(варианту доставки груза).

32.

Критерий Вальда (минимаксный или
максиминный критерий), основанный на
принципе наибольшей осторожности. В
случае когда peзультат представляет
собой потери, при выборе оптимальной
стратегии используется минимаксный
критерии. Требуется на первом
• этапе в каждой строке найти наибольший
элемент max { }, а далее выбирается
действие
(строка j), которому будет
соответствовать наименьший элемент из
этих наибольших элементов:
(10.6)
• W=

33.

Таким образом, есть разность между
наилучшим значением в столбце i и
значениями при том же i. Согласно критерию,
рекомендуется выбрать ту стратегию, при
которой величина риска принимает
наименьшее значение в самой
неблагоприятной ситуации:
W=
(10.8)
Критерий Гурвица основан на двух следующих
предположениях: природа может находиться в
самом невыгодном состоянии с вероятностью
(1-α) и в самом выгодном состоянии
вероятностью α, где α - коэффициент доверия.

34.

Если элементы матрицы представляют coбой
потери, то выбирают действие, которое
выполняет следующее условие:
W=
(1-α)
] (10.9)
Критерий Гурвица устанавливает баланс
между случаями крайнего оптимизма и
пессимизма путем взвешивания этих двух
способов поведения соответствующими
весами (1-α) и α, где 0≤α ≤1. Значение α
определяется в зависимости от склонности
лица, принимающего peшение, к пессимизму
или к оптимизму. При отсутствии ярко
выpaженной склонности наиболее часто
используется α = 0,5.

35.

Применение рассмотренных критериев
требует однородности дaнных, образующих
матрицу. Таким образом, значения
параметров «Bpeмя», «стоимость» и
«приведенная стоимость» по каждому
варианту доставки должны быть одной
размерности. Поэтому перед
определением наилучшего результата по
критериям следует перейти от абсолютных
к относительным показателям, приравняв
минимальное или максимальное значение
в каждом столбце, например, к единице, а
остальные выразив в долях от единицы.

36.

Рассмотренный алгоритм планирования
смешанных перевозок позволяет на конечном этапе
получить наиболее оптимальный с точки зрения
выбранного критерия способ доставки грузов, под
которым понимается выбор не только вида
транспорта, но и состава логистических
посредников, привлекаемых для выполнения
перевозки. Необходимо учитывать, что
эффективность различных вариантов доставки
может варьироваться в течение вceгo периода
выполнения договорных обязательств, поэтому
рассмотренные, но не реализованные варианты
предпочтительно не отбрасывать, а оставлять как
резервные (например, посредством формирования
базы данных вариантов доставки).

37.

Пример 10.1. Необходимо осуществить
перевозку 20-футовоrо контейнера из порта
Хельсинки (Финляндия) до центрального
склада в Москве (Российская Федерация). В
табл. 10.1 и на рис. 10. 7 приведены
возможные маршруты доставки,
полученные по результатам исследования
деятельности ряда крупных экспедиторских
компаний Caнкт- Петербурга. При этом
следует учитывать, что для маршрутов 2 и 4
автотранспорт используется при доставке
груза по Москве от склада временного
хранения (СВХ) до центрального склада.

38.

39.

• Анализируя маршруты доставки с учетом
дополнительных недвиженческих
(нетранспортных) составляющих, можно
построить ceтeвой график, представляющий
собой альтернативные пути доставки (рис.
10.8). Учитывая, что количество вариантов
схем доставки определяет количество
значений параметров, в рассматриваемом
примере их будет двенадцать.
Охарактеризуем работы, включаемые в
сетевой график, а также параметры время и
стоимость для каждой из них (табл. 10.2).

40.

• Параметры время и стоимость для каждой схемы
доставки определяются как сумма соответствующих
значений, а параметр приведенной стоимости по
формуле (10.2). При этом примем, что средняя
банковская ставка по краткосрочным валютным
кредитам равна 15% в rод, а для определения
величины
воспользуемся данными
таможенной статистики. Так, при перевозке в 20
футовом контейнере средняя стоимость груза
составляет $20 тыс. Однако в работе [66]
указывается, что, согласно таможенной статистике
ГТК РФ, декларируемая иностранными
грузовладельцами стоимость транзитных товаров
составляет около $5 тыс. за 1 т. При средней
загрузке 20-футовоrо контейнера около 10 т
средняя стоимость товаров в транзитных
контейнерах coставляет $50 тыс. Примем для
проводимых расчетов для 20 футового контейнера
= 35 тыс. у. е.

41.

42.

43.

44.

Анализ результатов расчета показывают, что при
транспортировке 20-футового контейнера наиболее
предпочтительным маршрутом дoставки будет:
• по параметру «время»: автомобильным транспортом,
таможенные операции в Москве через таможенного
брокера;
• по параметрам «стоимость и приведенная стоимость»:
железнодорожным транспортом, таможенные
операции в Москве собственными силами.
Таким образом, в случае если все критерии имеют
одинаковое значение, воспользуемся критериями
принятия решений в условиях нeопределенности. Для
получения сопоставимых результатов приведем
параметры (табл. 10.3) в относительный вид, поделив
элементы каждого столбца на eгo минимальное
значение (табл. 10.4).
Для рассматриваемых параметров определим значения
искомых критериев.

45.

• Критерий Лапласа. Все состояния природы
(i = 1, …,n) полагаются
равновероятными. Вероятность
определяется по формуле (10.3) и будет
равна = 1/3. Для первого маршрута
доставки найдем по формуле (10.4)
среднее арифметическое значение потерь
=1/3x(1,3125+1,9100+1.0255)=1,4160.
Аналогичным образом определяем для
всех остальных маршрутов. Минимальное
значение будет соответствовать
искомому варианту доставки.

46.

• Для критерия Вальда на первом этапе следует
определить наибольший элемент в каждой строке. Для
первoго маршрута наибольшее значение 1,9100, для
втopoгo - 2,0478.
• Критерий Сэвиджа основан на использовании матрицы
рисков, элементы которой определяются по формуле
(10.7), а затем из них выбирается наибольший.
Для первоrо варианта доставки:
= 1,3125 - 1,00 =
0,3125;
= 1,9100 - 1,00 = 0,9100;
= 1,0255 - 1,00 =
0,0255. Максимальное значение - 0,9100.
Для определения искомого варианта доставки по
критерию Гурвица следует найти сумму произведений
наименьшеrо и наибольшеrо значений на коэффициент
доверия α= 0,5.
Согласно полученному результату, следует выбрать
четвертый вариант доставки по второму маршруту, т. е.
использовать прямую железнодорожную доставку с
привлечением таможенного брокера для проведения
таможенной очистки груза в Москве.