Оптимизация технико-технологических параметров системы контейнерных перевозок на железной дороге
| Вид материала | Автореферат диссертации |
- Уристическая модель по железной дороге для Беларуси, 124.14kb.
- Оптимизация технологических параметров скважинного подземного выщелачивания драгоценных, 318.75kb.
- Пассажирское сообщение по Шуйско-Ивановской железной дороге в конце xix-начале, 60.67kb.
- Демонстрационный вариант Содержание Погрузка на Куйбышевской железной дороге, 603.11kb.
- Курс прикладной физики на железной дороге «красный, желтый, зеленый», 160.08kb.
- Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 08 Моделирование и оптимизация, 200.55kb.
- Е. А. Михайлов мгу им адм. Г. И. Невельского, > г. Владивосток, 26.63kb.
- Оптимизация технологических параметров тампонажных завес городских подземных сооружений, 517.85kb.
- Меры безопасности на железной дороге памятка пассажирам, 36.29kb.
- История и современность, 418.32kb.
На правах рукописи
Поспелов Александр Михайлович
ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ КОНТЕЙНЕРНЫХ ПЕРЕВОЗОК НА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ
Специальность 05.22.08 – Управление процессами перевозок
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Екатеринбург – 2009
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения» (УрГУПС)
Научный руководитель – кандидат технических наук, профессор
Лысенко Николай Евгеньевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Батурин Александр Павлович
кандидат технических наук, доцент
Тушин Николай Андреевич
Ведущее предприятие – Российский государственный открытый технический университет путей сообщения (РГОТУПС)
Защита диссертации состоится «20» февраля 2009 года в 10.30 часов в ауд. 283 на заседании диссертационного совета Д 218.013.01 при Уральском государственном университете путей сообщения (УрГУПС) по адресу: 620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, д. 66. Факс: (343) 245-31-88
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.
Автореферат диссертации разослан «19» января 2009 г.
Отзывы на автореферат, в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета по почте.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
д.т.н., профессор Асадченко В.Р.
^ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. В настоящее время контейнерные перевозки играют значительную роль в перевозках грузов на отечественном и мировом транспорте. Интерес к этому виду сообщения объясняется его экономической эффективностью и такими очевидными преимуществами над транспортировкой грузов в вагонах, как: сокращение расходов грузоотправителей в упаковке груза и формирование пакетов; автоматизация грузовых, складских и коммерческих операций и сокращение их количества; повышение производительности труда; сокращение простоев транспортных средств под грузовыми операциями; сокращение потребности в крытых складах на станциях и железнодорожных путях необщего пользования; повышение степени сохранности перевозимых грузов; повышение пропускной способности мест погрузки и выгрузки; организация с минимальными затратами смешанных перевозок; обеспечение реализации услуг перевозчика по принципу «от двери до двери» и др.
В ходе структурной реформы железнодорожного транспорта с целью обеспечения эффективной деятельности на рынке транспортных услуг, особенно в сфере контейнерных перевозок, было создано дочернее предприятие ОАО «РЖД» – «ТрансКонтейнер». На баланс общества «ТрансКонтейнер» были переданы парк универсальных контейнеров и фитинговых платформ, а также 47 контейнерных площадок (терминалов), на которых формируется новая логистика взаимодействия с грузовладельцами и грузоотправителями. Это стало возможным благодаря тому, что общество «ТрансКонтейнер», оказывая услуги по договору перевозки грузов в контейнерах, расширил их предоставлением экспедиторских услуг.
В современных условиях конкуренции с другими видами транспорта происходит перераспределение объемов контейнерных перевозок, часть которых осваивается автомобильным, морским и речным транспортом, что привело к снижению доходов железнодорожных перевозчиков, а, следовательно, к снижению востребованности средств железнодорожного транспорта и т.п. Это обстоятельство диктует перевозчикам на железнодорожном транспорте проведение гибкой тарифной политики и приспособление к меняющимся требованиям потребителей транспортных услуг. Поэтому важными для перевозчиков задачами на железнодорожном транспорте стали повышение конкурентоспособности контейнерных перевозок на основе выбора оптимального варианта размещения контейнерного терминала относительно потребителей и тем самым привлечение дополнительных объемов грузов для контейнерных перевозок железнодорожным транспортом.
^ Целью диссертационной работы является оптимизация технико-технологических параметров системы контейнерных перевозок в пределах полигона одной железной дороги как составной части инфраструктуры железнодорожного транспорта общего пользования с учетом требований рынка транспортных услуг.
Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:
1) проанализировать динамику изменения объемов перевозки грузов в контейнерах с построением математической модели грузовой работы перевозчика со среднетоннажными и крупнотоннажными контейнерами и выявить тенденции развития рынка транспортных услуг в сфере контейнерных перевозок;
2) определить оптимальное потребное количество контейнерных терминалов на полигоне железной дороги;
3) рассмотреть существующие методы и разработать новый метод оптимизации размещения базового (основного) контейнерного терминала на полигоне железной дороги;
4) адаптировать методы управления запасами в сфере контейнерных перевозок для обеспечения выполнения заявок на отправку грузов в контейнерах.
^ Объект исследования настоящей работы – система обслуживания грузоотправителей, предъявляющих грузы для перевозки в контейнерах на полигоне железной дороги.
^ Предметом исследования являются параметры системы обслуживания грузовладельцев контейнерными перевозками железнодорожным транспортом на полигоне одной железной дороги.
^ Методы исследования. В работе использованы методы логистики, математической статистики, теории прогнозирования, теории управления запасами и др.
Научная новизна работы. В процессе разработки методов оптимизации технико-технологических параметров системы контейнерных перевозок на полигоне железной дороги:
1) предложена математическая модель грузовой работы со среднетоннажными и крупнотоннажными контейнерами на железнодорожном транспорте;
2) разработана методика определения оптимального потребного количества контейнерных терминалов на полигоне железной дороги;
3) на основе «метода подвижной точки» формализована математическая модель оптимизации размещения базового (основного) контейнерного терминала на полигоне железной дороги;
4) впервые установлены основные показатели системы управления запасами в сфере контейнерных перевозок с целью полного предоставления заявок на погрузку контейнерных грузов.
^ Практическая значимость исследования. Результаты исследования направлены на выбор оптимального числа контейнерных пунктов на полигоне одной железной дороги, выбор оптимального размещения базового контейнерного терминала относительно уже существующих. Реализация предложений работы позволит более эффективно перераспределять материальные, финансовые и информационные ресурсы системы контейнерных перевозок и повысить конкурентоспособность железнодорожных перевозчиков. Данные результаты могут быть применены в работе филиала ОАО «ТрансКонтейнер» и в частных компаниях, занимающихся перевозкой грузов в контейнерах.
^ На защиту выносятся:
1. Математическая модель грузовой работы на полигоне дороги со среднетоннажными и крупнотоннажными контейнерами.
2. Методика определения оптимального числа контейнерных терминалов с размещением базового терминала на полигоне одной железной дороги.
3. Определение оптимального расположения базового контейнерного терминала на полигоне дороги методом «подвижной точки».
4. Система управления запасами для обеспечения заявок на погрузку контейнеропригодных грузов.
^ Реализация результатов работы. Основные положение диссертационной работы нашли применение в работе филиала ОАО «Центр по перевозке грузов в контейнерах «ТрансКонтейнер»» на Свердловской железной дороге при организации контейнерных перевозок. Внедрение позволило повысить уровень качества предоставления транспортных услуг грузовладельцам и привлечь дополнительные грузопотоки, что подтверждено актом о внедрении.
^ Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на международ. науч.-технич. конф. «Наука, инновации, образование: актуальные проблемы развития транспортного комплекса России» (Екатеринбург: УрГУПС, 2006), на Седьмой межвуз. науч.-технич. конф. «Молодые ученые – транспорту» (Екатеринбург: УрГУПС, 2007), на науч.-практич. конф. «Неделя науки – 2007. Наука МИИТа – транспорту» (Москва: МИИТ, 2007), на Восьмой науч.-практич. конф. «Безопасность движения поездов» (Москва: МИИТ, 2007), на XXVIII Российской школе «Наука и технологии» (Миасс: МСНТ, 2008), на Международной конференции «Вычислительные и информационные технологии в науке, технике и образовании» (Алматы–Новосибирск, ИВТ СО РАН, КазНУ, 2008).
Публикации. Основные положения диссертационной работы и научные результаты опубликованы в 12 печатных работах. Общий объем публикаций (без отчетов по НИР) 9,95 п.л., из которых автору принадлежит 5,8 п.л. Две статьи опубликованы в изданиях «Мир транспорта» и «Транспорт Урала», входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК для публикации научных результатов диссертаций.
^ Структура и объем диссертации. Диссертация представлена в 2-х томах. Том 1 состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка. Содержание изложено на 177 машинописных страницах и включает 43 таблицы и 56 рисунков. Библиографический список содержит 96 наименования. В том 2 входят – приложения.
Автор выражает особую признательность А.Л. Казакову, С.А. Плахотич за конструктивные замечания и рекомендации при подготовке и написании данной работы.
^ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Введение содержит обоснование актуальности научной проблемы, формулирование цели и задач исследования, изложение основных направлений научной работы для решения задач и достижения сформулированной цели.
^ В первой главе диссертации проанализировано современное научное и практическое состояние контейнерных перевозок на российских и зарубежных железных дорогах, даны перспективы их развития. Анализ показал, что основными проблемами, с которыми сталкиваются в настоящее время перевозчики, являются нехватка подвижного состава, недостаток крупнотоннажных контейнеров и неоптимальное размещение существующих контейнерных терминалов. Перечисленные проблемы решаются руководством ОАО «ТрансКонтейнер» посредством закупок контейнеров, заказов на изготовление подвижного состава и разработкой новых моделей.
Исследования перевозок грузов в контейнерах за рубежом показали, что в странах Европы и США с ростом объемов контейнерных перевозок при ограниченных ресурсах провозной способности перевозчики и владельцы железнодорожных инфраструктур принимают меры по укладке дополнительных железнодорожных путей и строительству новых транспортных коридоров, реконструкции действующих и строительству новых железнодорожных станций.
Внедряются новые технологии при перегрузке контейнеров в смешанном сообщении, разрабатываются новые типы контейнеров и подвижного состава, модернизируются погрузочно-разгрузочные механизмы. Совершенствуется работа по обслуживанию клиентов по средствам сети Интернет.
На Свердловской железной дороге открыты 59 станций для работы с контейнерами, но основной объем работ выполняют шесть: Свердловск-Товарный, Блочная, Войновка, Тюмень, Сургут и Нижневартовск.
Анализ работы контейнерных пунктов на Свердловской железной дороге представлен на рис. 1, 2.
Из рис. 1, 2 следует, что погрузка крупнотоннажных контейнеров в 2007 году увеличилась в 1,83 раза по отношению к 2000 году, а погрузка среднетоннажных контейнеров в 2007 году снизилась в 1,33 раза по отношению к 2000 г. По выгрузке крупнотоннажных контейнеров в 2007 году наблюдается увеличение в 1,21 раза по отношению к 2000 г, по среднетоннажным – уменьшение в 1,50 раза. Тенденция к росту перевозки грузов в крупнотоннажных контейнерах объясняется, в первую очередь, экономическими факторами – перевозка грузов в крупнотоннажных контейнерах позволяет сократить расходы на транспортировку.
Тенденция изменения доли объемов перевозки грузов в контейнерах требует корректировки количества контейнерных терминалов по работе со среднетоннажными и крупнотоннажными контейнерами.
Рисунок 1 – Динамика изменения годового объема погрузки контейнеров
Рисунок 2 – Динамика изменения годового объема выгрузки контейнеров
В ходе анализа также установлен структура грузов, перевозимых в контейнерах по Свердловской железной дороге (рис. 3).
Рисунок 3 – Структура перевозимых грузов в контейнерах по Свердловской железной дороге
Основной процент перевозимых грузов составляют продукция машиностроения, приборостроения и металлообрабатывающей промышленности (25,14%), продукция пищевой промышленности (15,4%), продукция металлургической промышленности (13,85%) и самый небольшой процент в номенклатурной группе приходится на руды металлические (0,13%).
Для административного воздействия на процесс управления запасами контейнеров для погрузки и выгрузки данных номенклатур грузов был проведен анализ с помощью АВС- и XYZ- классификации.
Согласно железнодорожным тарифам указанные грузы относятся к третьему тарифному классу и составляют 82% грузов других тарифных классов, перевозимых в контейнерах.
Существенный вклад в теорию и практику совершенствования технологии перевозок грузов в контейнерах внесли: А.П. Батурин, Э.Б. Вальт, В.А. Каталиченко, Л.А. Коган, Ю.Т. Козлов, Л.Н. Матюшин, В.М. Николашин, Ф.А. Пладис, В.В. Повороженко, С.М. Резер, М.Д. Ситник, А.А. Смехов, М.Ф. Трихунков, Н.А. Тушин, Т.Н. Федотова и др.
Научные разработки указанных авторов в основном посвящены совершенствованию технологии работы контейнерных пунктов, организации перевозочного процесса контейнеров в отдельности, а не в комплексе. Они не учитывали такие параметры, как выбор оптимального числа контейнерных терминалов на заданном полигоне обслуживания, определение места размещения контейнерных терминалов и оптимального размера запаса контейнеров на контейнерном терминале. Перечисленные факторы явились предметом исследования данной диссертации.
^ Вторая глава посвящена построению и исследованию математической модели параметров грузовой работы со среднетоннажными и крупнотоннажными контейнерами.
Период наблюдений для крупнотоннажных контейнеров был разбит на два промежутка: с 2000 по 2003 и с 2004 по 2006 годы. Это объясняется тем, что объемы перевозок грузов в крупнотоннажных контейнерах в первый период были нестабильными, имелся дефицит специализированного подвижного состава, разрабатывалась новая редакция Тарифного руководства № 1 «Прейскурант 10-01», кроме этого, именно в 2003 году началась кардинальная реформа железнодорожного транспорта России, образовалось открытое акционерное общество «Российские железные дороги». После 2003 года объемы контейнерных перевозок стабилизировались.
В ходе статистической обработки экспериментальных данных работы дороги с контейнерами были установлены следующие законы распределения: для крупнотоннажных контейнеров погрузка и выгрузка распределяются по нормальному закону; для среднетоннажных контейнеров погрузка – по нормальному закону, выгрузка – по равномерному закону.
Основные параметры данных распределений представлены в табл. 1.
Таблица 1 – Основные параметры распределения контейнеров с 2000 по 2006 годы
| Период наблюдений | Тип контейнера | Вид работы | Выборочная средняя, конт. | Выборочная дисперсия, конт. | Доверительные интервалы | |
| математи-ческое ожидание | дисперсия | |||||
| 2000–2003 | Крупнотоннажные | Погрузка | 3 198,17 | 570,54 | 3 034,11 3 362,23 | 470 857,2 201 755,9 |
| 2004–2006 | Крупнотоннажные | Погрузка | 4 806,62 | 229,59 | 4 728,91 4 884,33 | 28 038,82 78 851,03 |
| 2000–2003 | Крупнотоннажные | Выгрузка | 6 754,50 | 710,10 | 6 549,26 6 959,74 | 315 750,70 736 897,9 |
| 2004–2006 | Крупнотоннажные | Выгрузка | 7 599,6 | 371,61 | 7 474,54 7 724,66 | 75 729,74 209 252,20 |
| 2000–2006 | Среднетоннажные | Погрузка | 13 150,51 | 1485,20 | 11 960,81 14 340,20 | 19 407 990,6 37 330 781,7 |
| 2000–2006 | Среднетоннажные | Выгрузка | 13 022,81 | 22 335,54 | – | – |
При проверке гипотез о виде закона распределения были использованы критерии согласия Колмогорова и Пирсона со стандартным уровнем значимости 0,05.
На основании рассчитанного внутригодового выборочного среднего и рассчитанных коэффициентов ежегодного прироста были составлены временные ряды. С использованием метода скользящего среднего значения получены средние значения работы дороги с контейнерами. Полученные данные были проанализированы с помощью аналитического представления табличных функций в виде эмпирических формул. Анализ показал, что работа с контейнерами приближена к трендам квадратичной и кубической функций, на что указывают минимальные ошибки уклонения наблюдаемых значений от эмпирических. Для удобства прогнозирования примем квадратичную функцию.
Основные результаты расчетов приведены в табл. 2.
Таблица 2 – Анализ временных рядов статистических данных работы дороги
с контейнерами
| Тип контейнера | Вид работы | Квадратичный тренд | Среднеквадратичное уклонение, ε | Ошибка уклонения, % | Кубический тренд | Среднеквадратичное уклонение, ε | Ошибка уклонения, % |
| КТК | Погрузка | Yt=5 184+45,975t+0,2017t2,  | 52,82 | 0,88 | Yt=5 201,2+43,005t+0,3117t2–0,0011t3, | 52,49 | 0,90 |
| Yt=4 741,8+39,801t–2,6393t2,  | 45,79 | 1,00 | Yt=4 835,3–12,338t+4,0392t2–0,2343t3, | 38,18 | 0,80 | ||
| КТК | Выгрузка | Yt=7 768,1+8,0906t+0,3004t2, | 108,39 | 1,20 | Yt=7 612,4+34,969t–0,695t2+0,0099t3, | 94,14 | 1,00 |
| Yt=7 709,7+14,6t–0,3194t2, | 40,87 | 0,53 | Yt=7 802,8–37,295t+6,3278t2–0,2332t3, | 32,21 | 0,41 | ||
| СТК | Погрузка | Yt=12 301–36,2t–0,0376t2,  | 104,80 | 1,04 | Yt=12 189–19,497t–0,5695t2–0,0045t3, | 97,57 | 0,99 |
| СТК | Выгрузка | Yt=15 476–107,94t+0,4195t2, | 120,74 | 1,09 | Yt=12 189–71,571t–0,7389t2–0,0099t3, | 85,44 | 0,77 |
В итоге построена математическая модель работы дороги с контейнерами всех типов, позволяющая прогнозировать поступление и отправление контейнеров на/с контейнерных пунктов и принимать управленческие решения при оперативном, тактическом и стратегическом планировании контейнерных перевозок. Полученные прогнозы объемов поступления и отправления контейнеров позволят: объективно распределять не только контейнерный, но и вагонный парки, что приведет к снижению порожнего пробега дефицитного подвижного состава для перевозок крупнотоннажных контейнеров; эффективно организовать управление и оперативное планирование работы контейнерного пункта; скорректировать работу автотранспорта по завозу и вывозу контейнеров по контейнерным пунктам; результативно аккумулировать крупнотоннажные контейнеры, подлежащие перевозке в ускоренных контейнерных поездах; снизить затраты на содержание контейнерных пунктов и др.
В третьей главе решается задача определения оптимального числа контейнерных терминалов и их загрузки на Свердловской железной дороге в трех административных субъектах методом, разработанным проф. А.А. Смеховым1, который сводится к следующему: при заданном суммарном объеме контейнеропотока (Q), удельной стоимости накопления, хранения и комплектации (схр), тарифа на перевозку (стр), административных расходов, связанных с содержанием одного контейнерного терминала (са), средней плотности грузообразования на полигоне (δ), затрат на информационное сопровождение одной партии груза (си), размера партии поставки (q) определяется оптимальное количество контейнерных терминалов на основе минимизации затрат.
Данная методика модифицирована автором применительно к условиям Свердловской железной дороге.
Общие затраты (^ С) определяют путем суммирования всех этих затрат
С = Са + Схр + Стр + Си. (1)
Загрузка одного контейнерного терминала (η) определяется по формуле
. (2)В свою очередь
, (3)где S – протяженность железнодорожной линии, км.
Данная формула отличается от предложенной проф. А.А. Смеховым.
Число контейнерных пунктов Z определяют как
. (4)Результаты проведенных расчетов по определению числа контейнерных пунктов в трех административных субъектах, обслуживаемых Свердловской железной дорогой, представлены в табл. 3.
Таблица 3 – Существующее и рассчитанное оптимальное количество
контейнерных пунктов
| Регион | Тип контейнера | Количество контейнерных пунктов | |
| существующее | расчетное | ||
| Свердловская область | СТК | 26 | 24 |
| КТК | 13 | 37 | |
| Пермский край | СТК | 12 | 15 |
| КТК | 7 | 11 | |
| Тюменская область | СТК | 4 | 4 |
Из данных табл. 3 следует, что существующее количество контейнерных терминалов по работе со среднетоннажными контейнерами близко к оптимальному, а количество контейнерных терминалов по работе с крупнотоннажными контейнерами необходимо существенно увеличить.
С помощью закона квадратного корня была проведена технико-экономическая оценка выбранного варианта схемы размещения контейнерных пунктов.
В результате технико-экономической оценки для Свердловской области уменьшение числа контейнерных пунктов для среднетоннажных контейнеров с двадцати шести до двадцати четырех повлечет уменьшение суммы общих затрат на 3,9%, увеличение контейнерных пунктов для крупнотоннажных с тринадцати до тридцати семи – повышение на 68,7%.
В Пермском крае увеличение числа контейнерных терминалов для среднетоннажных контейнеров с двенадцати до пятнадцати потребует увеличения суммы общих затрат на 11,8%, а увеличение числа контейнерных пунктов для крупнотоннажных контейнеров с семи до одиннадцати повлечет повышение суммы общих затрат на их содержание на 25,4%.
Для Тюменской области для среднетоннажных контейнеров оптимальное количество контейнерных пунктов равно существующему.
^ В четвертой главе решается задача определения оптимального местонахождения базового контейнерного терминала по отношению к другим пунктам, осуществляющим погрузку и выгрузку по типам контейнеров на примере трех административных субъектов, обслуживаемых Свердловской железной дорогой. Проводится сравнительный анализ существующих методов решения данной задачи и предлагается новый метод по определению координат базового контейнерного терминала, который имеет преимущества перед аналогичными.
Определению оптимального местонахождения терминала посвящены работы специалистов-транспортников В.Е. Николайчука, В.С. Лукинского, В.М. Курганова, А.М. Гаджинского, В.А. Персианова и др. Авторами предложены теоретические методы, дающие оптимальное (в математическом смысле) решение либо близкое к оптимальному. К теоретическим методам относится «метод определения центра тяжести» системы распределения, который может быть использован в очень ограниченном числе случаев. Распределительная система должна иметь только один распределительный центр, все его клиенты должны быть равнодоступны, что предполагает наличие в обслуживаемом районе развитой автодорожной сети.
Ограниченное применение на практике имеет и другой метод, называемый «методом пробной точки». Имеются два ограничения: наличие развитой транспортной сети и прямоугольная форма обслуживания области.
В данной работе предлагается новая методика определения места расположения базового контейнерного терминала «методом подвижной точки», которая основана на методе половинного деления (дихотомии).
Суть метода состоит в следующем.
Пусть даны координаты потребителей (х1, у1), (х2, у2), …, (хn, уn) и месячные объемы завоза (вывоза) грузов z1, z2, z3, … , zn.
Определим координату распределительного центра по оси абсцисс.
Для этого необходимо упорядочить исходные данные в порядке возрастания. Пусть х1 ≤ х2 ≤ х3 ≤ … ≤ хn. Введем обозначения х1 = а0, хn = b0
Пусть d0 – середина отрезка [а0, b0]
. (5)Если Ql(d0) – завоз потребителям, расположенным слева от точки d0, равен Qr(d0) – завозу потребителям, расположенным справа от точки d0, то задача решена (однако вероятность такого «точного попадания» невелика):
; 
, (6)где
, т. е. k – округление d0 с недостатком; k+1 – с избытком.Если Ql(d0) ≠ Qr(d0), необходимо рассмотреть два варианта:
1) Ql(d0) > Qr(d0) – положим а1 = а0, b1 = d0;
2) Ql(d0) < Qr(d0) – положим а1 = d0, b1 = b0.
Затем возьмем среднюю точку отрезка [а1, b1]:
.Если Ql(d1) = Qr(d1), то задача решена. Если вновь Ql(d1) ≠ Qr(d1), снова рассмотрим два отрезка [а1, d1] и [d1, b1] и снова выберем тот, для которого Ql(d1) > Qr(d1). Выбранный отрезок обозначим [а2, b2].
Если продолжать этот процесс, то он либо оборвется на некотором шаге n из-за того, что выполнится условие Ql(dn) = Qr(dn), либо Ql(dn) = Ql(dn-1).
В этом случае расчеты останавливаются и принимается:
. (7)Расчет второй координаты распределительного центра ^ Yc производится аналогично.
Точка [Хс, Yc] принадлежит оптимальной области. Для того чтобы определить границы области, необходимо найти абсциссы двух соседних потребителей Х* и Х*, между которыми лежит значение Хс, и ординаты двух соседних потребителей (возможно, других), между которыми лежит значение Yc. Прямоугольник [Х*,Х*]х[Y*,Y*] и будет являться оптимальной областью с точки зрения «метода подвижной точки».
Внутри оптимальной области выбирается место для размещения базового контейнерного терминала исходя из развитости инфраструктуры предоставления услуг грузовладельцам с учетом тарифов на перевозку грузов. Также можно применять метод экспертных оценок.
В автореферате рассмотрен пример расчета оптимальной области места расположения базового контейнерного терминала по погрузке и выгрузке крупнотоннажных контейнеров в Свердловской области (рис. 4).
Рисунок 4 – Схема контейнерных пунктов с нанесением координат распределительного центра
Как видно из рис. 4, точки, рассчитанные по первому и второму методам, находятся внутри оптимальной области и «жестко» привязаны к местности, но преимущество расчета по третьему методу дает оптимальную область, в которой на основании мнения экспертов и при соблюдении требований по защите окружающей среды можно разместить распределительный базовый центр.
Результаты исследования также показали, что «метод подвижной точки» может быть использован на практике для решения задач по определению оптимального местонахождения распределительного (базового) центра по работе не только с контейнерами, но и с другими транспортными единицами.
Преимуществом разработанного «метода подвижной точки» перед другими является отсутствие зависимости полученного результата от таких факторов, как развитость дорожных сетей, геометрия формы обслуживаемой территории, тариф на перевозку груза. Поэтому данный метод доступен для любой из областей Российской Федерации и применим не только к железным дорогам.
Расположение базовых контейнерных терминалов в районе городов Екатеринбурга, Перми, Тюмени позволит оптимизировать потенциальные точки пересечения множества логистических цепей, которые, в свою очередь, создают соответствующие системы хранения и переработки, рассчитать соответствующие мощности этих терминалов для рациональной трансформации материальных (грузовых) потоков по комплексу показателей.
^ В пятой главе с использованием метода, разработанного Ю.И. Рыжиковым, исследована проблема создания запасов контейнеров для бесперебойной организации предоставления услуг грузовладельцам, пользующимся перевозками грузов в контейнерах через крупный контейнерный терминал Свердловской железной дороги. Исследование проведено с помощью изменения и анализа числа поставок и спроса на контейнеры.
Важнейшим условием получения необходимой прибыли от перевозок грузов в контейнерах является полное удовлетворение грузовладельцев в контейнерах. Отсутствие нужного контейнера на контейнерном пункте в нужный момент времени обязательно приводит к потерям заказов. Результатом возникновения этого дефицита контейнеров является то, что грузовладельцы используют конкурирующие с железнодорожным виды транспорта. Поэтому дискретность поставок и случайные колебания потребности приводят к необходимости создания запасов в системе снабжения. При этом требования надежности обеспечения потребителей вступают в противоречие с соображениями экономии. Это противоречие разрешается экономико-математическими методами – с помощью теории управления запасами. Предмет теории управления запасами – установление моментов и объемов заказа на восполнение их и распределение вновь прибывшей партии по нижестоящим звеньям системы снабжения.
В связи с этим возникает задача, связанная с определением оптимального соотношения между расходами на хранение (простой) и размером запасов, надежно обеспечивающих спрос.
Естественно предположить, что под запасом будем понимать наличие контейнеров, рабочую силу, предназначенную для выполнения определенного задания, емкость складских помещений, грузоподъемность транспортных и перегрузочных средств, численность персонала данной квалификации и т.п., т.е. решается задача оптимального планирования.
Задачи оптимизации управления можно разделить на две группы.
Периодические:
– периодичность снабжения, предельный запас;^
– периодичность снабжения, объем поставки.
Заказ на пополнение выдается через равные промежутки времени (Т), а уровень запаса (у) в момент заказа при случайном спросе является величиной переменной.
С критическим уровнем:
– пороговый уровень запаса, объем поставки;
– пороговый уровень запаса, предельный запас.Заказ выдается при падении уровня запаса (у) до фиксированной величины (
) и переменным становится интервал времени между последовательными заказами.В каждой из этих моделей пополнение может производиться либо на вполне определенную величину (q), либо на разность
между максимальным запасом и текущим уровнем запаса на момент заказа.Из рассмотренных моделей автором выбран вариант, который позволяет решить поставленную задачу при детерминированном стационарном спросе. Пусть интенсивность спроса (μ) и интенсивность поставок (λ) постоянны, что характерно для отдельных пунктов перевозки. Полный цикл работы системы снабжения равен (Т), пороговый уровень запаса равен (
), а предельный – (
). Тогда сущность модели будет заключаться в минимизации затрат и определении оптимального времени поставок.Произведя преобразования, получим следующее.
Минимальное значение затрат на снабжение:
; (8)где g – стоимость поставки (заказа);
S – стоимость хранения;
Р – цена штрафа (недополученная прибыль).
Оптимальное время снабжения:
; (9)предельный запас:
; (10)объем заказываемой партии:
, (11)возможное значение дефицита:
. (12)Исследования показали, что спрос на среднетоннажные контейнеры превышает число поставок, что в настоящее время соответствует политике, проводимой ОАО «РЖД» по сокращению перевозок грузов в среднетоннажных контейнерах и увеличению доставки грузов в крупнотоннажных.
Зная зависимость и характер изменения уровня запаса, сроков и стоимости снабжения от спроса и числа поставок, перевозчик может управлять запасами контейнеров, что в свою очередь позволит сократить расходы (стоимость) на снабжение контейнерами; обеспечить порожними контейнерами потребителей транспортных услуг; сохранить и увеличить существующие объемы; повысить доходность перевозчика.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертационной работе исследованы вопросы оптимизации технико-технологических параметров системы контейнерных перевозок на полигоне железной дороги.
В процессе исследований получены следующие результаты:
1. Составлены аналитические результаты состояния развития перевозок грузов в контейнерах в странах Запада и России. Выполнен ретроспективный анализ динамики и структуры перевозок контейнеров на Свердловской железной дороге по типам контейнеров.
2. Предложена модель организации контейнерных перевозок на полигоне дороги по типам контейнеров, определен закон распределения грузовой работы с контейнерами на контейнерных пунктах одной железной дороги.
3. Проанализирована динамика объема перевозок грузов в контейнерах, что позволило построить эмпирические зависимости изменения контейнеропотоков от времени с целью моделирования и установления их величин на прогнозируемый период (до 22 месяцев).
4. Выбрано оптимальное количество контейнерных пунктов (терминалов) в трех административных субъектах, обслуживаемых Свердловской железной дорогой. Это позволило сделать вывод, что существующее количество контейнерных терминалов по работе со среднетоннажными контейнерами близко к оптимальному, а количество контейнерных терминалов по работе с крупнотоннажными контейнерами необходимо существенно увеличить.
5. Предложена методика определения местонахождения базового (распределительного) контейнерного терминала, на основе которой выполнено математическое моделирование по выбору оптимальной зоны его местонахождения, позволяющая оптимизировать потенциальные точки пересечения множества логистических цепей, которые, в свою очередь, создают соответствующие системы хранения и переработки, рассчитать соответствующие мощности этих терминалов для рациональной трансформации материальных (грузовых) потоков по комплексу показателей.
6. Проанализирована методика создания запасов контейнеров для бесперебойной организации работы крупного контейнерного терминала, расположенного на Свердловской железной дороге по предоставлению услуг грузовладельцам, перевозящим контейнеропригодные грузы. Сделан вывод, что спрос на среднетоннажные контейнеры превышает число поставок, а это в настоящее время соответствует политике, проводимой ОАО «РЖД» по сокращению перевозок грузов в среднетоннажных контейнерах и увеличению доставки грузов в крупнотоннажных.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
1. Объем заказа и уровень запаса [Текст] / А.М. Поспелов // Мир транспорта. 2007. № 4. С. 118–120. – Издание «Мир транспорта» входит в перечень изданий, рекомендованных ВАК для публикации научных результатов диссертаций.
2. Определение оптимального местонахождения базового контейнерного терминала [Текст] / А.Л. Казаков, А.М. Поспелов // Транспорт Урала. 2008. № 2. С. 57–64. – Издание «Транспорт Урала» входит в перечень изданий, рекомендованных ВАК для публикации научных результатов диссертаций.
3. Логистический подход к моделированию работы контейнерного терминала [Текст] / А.М. Поспелов // Соискатель. 2005. №3. С. 72–75.
4. Поспелов, А.М. Современное состояние контейнерных перевозок в России [Текст] / А.М. Поспелов // Управление эксплуатационной работой и оптимизация перевозочных процессов на железнодорожном транспорте: сб. науч. тр. / Урал. гос. ун-т путей сообщения. Екатеринбург, 2006. С. 106–111.
5. Поспелов, А.М. Организация контейнерных перевозок за рубежом [Текст] / А.М. Поспелов // Управление эксплуатационной работой и оптимизация перевозочных процессов на железнодорожном транспорте: сб. науч. тр. / Урал. гос. ун-т путей сообщения. Екатеринбург, 2006. С. 112–117.
6. Поспелов, А.М. Анализ контейнерных перевозок на Свердловской железной дороге [Текст] / А.М. Поспелов // Управление эксплуатационной работой и оптимизация перевозочных процессов на железнодорожном транспорте: сб. науч. тр. / Урал. гос. ун-т путей сообщения. Екатеринбург, 2006. С. 117–128.
7. Поспелов, А.М. Исследование параметров грузовой работы железной дороги с контейнерами [Текст] / А.М. Поспелов, Н.Е. Лысенко // Безопасность движения поездов / Моск. гос. ун-т путей сообщения. 2007. Ч.1: тр. VIII научн.-практич. конф., в двух частях. С. I–51.
8. Поспелов, А.М. Методы определения координат местонахождения распределительного центра в логистической цепи поставок [Текст] / А.М. Поспелов, Н.Е. Лысенко // Безопасность движения поездов / Моск. гос. ун-т путей сообщения. 2007. Ч.1: тр. VIII научн.-практич. конф., в двух частях. С. I–51 – I–52.
9. Поспелов А.М. К вопросу об управлении запасами парка контейнеров на контейнерных терминалах ОАО «РЖД» [Текст] // Тр. научн.-практич. конф. Неделя Науки – 2007 / Моск. гос. ун-т путей сообщения. 2007. Ч.2: Наука МИИТа – транспорту. С.VI–18 – VI–19.
10. Поспелов, А.М. Построение и исследование математической модели работы Свердловской железной дороги с контейнерами [Текст] / А.М. Поспелов, А.Л. Казаков; Уральский государственный университет путей сообщения. Екатеринбург, 2008. 67 с. Библиогр.: Деп. В ВИНИТИ 31.01.2008, № 68-В2008.
11. Поспелов, А.М. Определение оптимального местонахождения базового контейнерного терминала в Свердловской, Тюменской областях и Пермском крае [Текст] / А.М. Поспелов, А.Л. Казаков; Уральский государственный университет путей сообщения. Екатеринбург, 2008. 58 с. Библиогр.: Деп. В ВИНИТИ 07.04.2008, № 287-В2008.
12. Казаков, А.Л. Выбор оптимального, с точки зрения обеспечения безопасности природных ресурсов объектов, места нахождения контейнерного терминала [Текст] / А.Л. Казаков, А.М. Поспелов // Вычислительные технологии / Казахский национальный ун-т им. Аль-Фараби. 2008. Т.13, № 3/58, Ч. II. С. 203–211.
Поспелов Александр Михайлович
ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ КОНТЕЙНЕРНЫХ ПЕРЕВОЗОК НА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ
Специальность 05.22.08 – Управление процессами перевозок
Сдано в набор Подписано к печати
Формат бумаги 60 х 84 / 1/16 Объем п.л.
Заказ 0 Тираж экз.
Издательство УрГУПС, 620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66
1 Смехов А.А. Маркетинговые модели транспортного рынка. – М.: Транспорт, 1998. – 120 с.