Планування автомобільних перевезень вантажів малими партіями

Специфіка оперативного планування вантажних перевезень малими партіями. Ключові критерії ефективності транспортного обслуговування клієнтури. Алгоритм моделювання вантажоперевезень з урахуванням інтересів автотранспортного підприємства і клієнтів.

Рубрика Транспорт
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 13.07.2014
Размер файла 46,5 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Актуальність теми. Автомобільний транспорт, як і багато інших галузей народного господарства України, знаходиться в важкому економічному стані. Це зумовлюється перш за все тим, що рухомий склад у колишніх державних, а нині у підприємствах різних форм власності, як правило, застарів і не відповідає сучасним вимогам як за своїми техніко-експлуатаційними показниками так і за технічним станом.

До того ж, поповнення новим рухомим складом для вантажних перевезень потребує значних витрат. Якщо брати до уваги, що Україна не має свого виробника вантажного рухомого складу малої та середньої вантажопідйомності, то його можна придбати лише іноземного виробництва, що потребує ще більших коштів, яких, як правило, у компаній та підприємств не вистачає. Тому проблема раціонального використання рухомого складу, по-перше, є найбільш актуальною проблемою, по-друге, споживачі транспортних засобів, якщо в них значні обсяги перевезень, бажають мати свій рухомий склад, який найбільше підходить до особливостей їх перевезень. Тому задоволення вимог клієнта є непростим завданням, бо в умовах ринкової економіки умови диктує в першу чергу клієнт, а не транспортне підприємство. Така ситуація вимагає досить великої відповідальності транспортного підприємства перед клієнтами як за якість транспортного обслуговування, так й за своєчасність та обсяги перевезень. Це принципово відрізняє ситуацію, що склалась, від тієї, що була в недалекому минулому, коли існувала обов'язкова клієнтура. Клієнт у сучасних умовах не буде платити кошти за несвоєчасне та неякісне перевезення. Це створює умови, коли автотранспортні організації повинні в першу чергу вивчати ринок транспортних послуг, а також на якісному рівні планувати перевезення вантажів, при цьому рахувати як свої прибутки, так і витрати клієнтів на ці перевезення. Тому на сучасному етапі набуває особливого значення наукове обґрунтування методів оперативного планування використання наявних транспортних засобів, що особливо важливо для малих підприємств та фірм, які мають у своєму складі кількість автомобілів від 1 до 10-15 одиниць.

Тому дисертаційна робота, присвячена дослідженню та обґрунтуванню найбільш ефективних методів оперативного планування перевезення вантажів малими партіями в таких сферах транспортного обслуговування як будівельно-ремонтні роботи квартир, офісів та інших об'єктів, пошти та зв'язку, торгівельної мережі та інших.

Виходячи з цього дисертаційне дослідження присвячене підвищенню ефективності роботи автомобільного транспорту, що обслуговує різні сфери матеріального виробництва і виконує перевезення вантажів малими партіями.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є підвищення ефективності автомобільних перевезень вантажів малими партіями на основі дослідження та розробки методів оперативного планування із застосуванням нових інформаційних технологій в автоматизованому режимі.

Для досягнення цієї мети необхідно було вирішити слідуючи задачі:

· провести аналіз сучасного стану поставленої проблеми;

· проаналізувати методи оперативного планування вантажних перевезень малими партіями;

· розробити методику оперативного планування перевезень вантажів малими партіями;

· сформувати критерій ефективності транспортного обслуговування клієнтури;

· розробити алгоритм моделювання транспортного обслуговування;

· провести експериментальну перевірку розробленої методики планування перевезень вантажів малими партіями в режимі оперативного управління;

· розробити рекомендації щодо впровадження результатів дисертаційного дослідження та визначено економічну ефективність розробленої методики.

1. Аналіз стану проблеми, пов'язаної з ефективністю використання рухомого складу при транспортному обслуговуванні виробничих об'єктів

Розглянуті питання, пов`язані з особливостями самої системи доставки вантажу малими партіями на виробничі об'єкти. Характеристика цієї системи виділяє її серед інших і має досить розповсюджений вигляд та тільки їй притаманні особливості. До цього виду перевезень відноситься майже 80% всіх внутрішніх перевезень. Вони характеризуються, по-перше, малими партіями вантажу, по-друге, техніко-експлуатаційними характеристиками рухомого складу, топологією розміщення споживачів транспортних послуг.

До таких транспортно-виробничих систем відносяться транспортне обслуговування малих ремонтно-будівельних фірм, торговельної мережі, сфери побутового обслуговування, дитячих дошкільних закладів, шкіл і інших.

Збільшенню перевезень малими партіями сприяє зростання кількості малих виробничих фірм та організацій, які виконують невеликі об'єми виробництва, а також більш широке використання спеціалізованого рухомого складу.

Огляд існуючих методів планування автомобільних перевезень малими партіями свідчить про те, що майже усі вони базуються на класичній постановці задачі комівояжера, яка зводиться до знаходження найкоротшого маршруту при об'їзді одним автомобілем усіх клієнтів. Формальна постановка задачі полягає у наступному:

Нехай D споживачів потребують якусь кількість вантажу dі.

Для виконання перевезень використовується не більше m автомобілів, кожний k-й (k = 1, m) має вантажопідйомність Pk. Якщо позначити через S = {і; і = 0.1,…, n} множину усіх можливих потенційних пунктів транспортної мережі, а упорядковані підмножини множини S (Мk S), які визначають маршрут k-го автомобіля, то необхідно скласти таку систему маршрутів М = {М1, М2,..., Мm} або розбити множину S на m упорядкованих підмножин, які задовольняли б наступним обмеженням.

M MM=S, (1)

для всіх k j:

Mk Mj = 0 . (2)

. (3)

Найбільш складне питання, яке виникає при вирішенні задачі маршрутизації, - це формування критерію ефективності перевезень.

З міркувань утримувача транспортних засобів, критерії ефективності формується, виходячи з його інтересів. До таких критеріїв можна віднести довжину маршруту, кількість одиниць рухомого складу для виконання необхідної роботи, максимальне завантаження автомобіля і таке інше. Але при цьому не завжди враховується інтерес споживача транспортних послуг. Тому при плануванні перевезень вантажу малими партіями необхідно сформувати такий критерій, який враховував би інтереси усіх сторін, як перевізника так і клієнтів. У виконаній роботі запропоновано критерій ефективності для цього класу задач з урахуванням як інтересів оператора транспортних засобів, так і клієнтури.

Планування перевезень малими партіями з математичної точки зору відноситься до класу задач математичного програмування, а точніше до задач дискретного програмування. До методів вирішення таких задач відноситься більш менш точні методи (динамічне програмування, метод гілок та границь цілочислове лінійне програмування) та наближені методи, які дають хоч і не обов'язково оптимальне рішення, але серед допустимих - найбільш задовільне.

Використанням точних методів займались такі автори як Міллер С, Таккер А, Белман Р, Хелд Й, Кари Р та інші. Найбільшим недоліком при використанні таких методів є те, що при збільшенні пунктів об'їзду іноді рішення задачі стає неможливим.

Використанням наближених методів займались Бакаєв 0.0., Воркут А. І, Геронімус Б.Л., Житков В.І., Ловецький С.Є., Панов С.А., Просов С.Н. та інші. В роботах названих авторів були запропоновані різні обмеження, різні критерії ефективності та інше. Аналіз виконаних робіт показує, що найбільш широкого застосування отримали методи агрегування початкової інформації, що передбачають зведення декількох пунктів регіону в один. Але слід відмітити, що поки не існує формалізованих правил агрегування. Іншим методом скорочення розмірності задачі є планування не по всій транспортній мережі, а на окремих його ділянках, на які розбивається транспортна мережа. В цьому випадку об'єм початкової інформації зменшується майже на кількість вилучених ділянок. Іншими методами скорочення розмірності є використання системи підмножин вершин транспортної мережі та таблиць ефективних зв'язків, заміни реальних відстаней між вершинами, їх координатами, а також декомпозиція транспортної мережі. В дисертаційній роботі проаналізовані переваги та недоліки розглянутих методів.

Усі наближені методи мають декілька загальних недоліків. Ні один із них не дає точного вирішення питання розмірності і, як наслідок, складання оперативних планів потребує багато часу, при цьому точність та якість цих планів часто недостатньо висока.

2. Теоретичні передумови та виконано обґрунтування математичного апарату для оперативного планування перевезень вантажів малими партіями

В дисертаційній роботі теоретичні положення включають методику дослідження, формування критерію ефективності та розробку методу планування перевезень малими партіями.

Методика дослідження передбачає формування цілі, виконання аналізу окремих елементів системи таких, як кількість та характеристика рухомого складу, характеристика вантажу, клієнтури, дорожньої мережі та інше. В роботі досить детально обґрунтовано методологічний підхід до вирішення поставлених задач.

При виконанні дослідження були використані всі наявні методи, як натурні так і теоретичні.

Загальна постановка задачі зводиться до того, що транспортна мережа, задана графом G(E,V), в якого вершини E - пункти виробництва та споживання, а V - ребра, що з'єднують ці вершини.

Необхідно знайти такий маршрут (М1, М2, ..., Mk, …, Мі), який проходить через кожну вершину тільки один раз і має найменшу довжину. При цьому кожний маршрут Мk може мати різні обмеження:

- обсяг перевезень по дузі Qі,j;

- довжина дуги від і до j;

- час доставки вантажу tд;

- прибуток від перевезень П j, який може принести кожна вершина графа і таке інше.

Вершини також можуть мати обмеження: час прибуття в задану вершину, час знаходження транспортного засобу в тій чи іншій вершині та інші. Формальна постановка задачі у виконаній роботі має наступний вигляд.

Нехай Е - множина споживачів продукції, яка може перевозитись однотипним рухомим складом; Qj - обсяг перевезень j-му пунктові споживання; Рk - вантажопідйомність k-го автомобіля, яка більша або дорівнює об'єму вантажу потрібного кожному j-му пункту Qn Рk.

Прийняті обмеження:

Ej = E. (4)

Обмеження (4) вимагає, щоб необхідний вантаж був доставлений в усі пункти споживання.

Еr Еk = . (5)

Обмеження (5) не допускає пересіченості маршрутів.

Наступне обмеження свідчить про те, що розбивати одну партію вантажу на декілька недопустимо r k = 1,2,...,h, і, нарешті, один автомобіль не може бути завантажений більше своєї номінальної вантажопідйомності.

. (6)

Це постановка задачі розвозу вантажу.

Стосовно задачі звозу вантажу або тари, то її постановка відрізняється тільки обмеженням (6).

(7)

При плануванні розвізно-збірних маршрутів вирази (6) та (7)будуть мати вигляд:

. (8)

Отже, для кожного пункту, який входить у зону обслуговування k-го автомобіля, кількість вантажу в кузові не може бути більше його вантажопідйомності.

Звичайно, постановка задачі планування розвозу - звозу вантажу була б не повною без критерію ефективності. В якості критерію оптимальності була вибрана функція оптимального прибутку як транспортної організації, так і клієнтів.

, (9)

де ПТЗ- прибуток, який отримає власник транспортного засобу; ПК Л-прибуток, який отримає клієнт від своєчасного прибуття транспортного засобу у кожну вершину транспортної мережі.

Прибуток власника транспортного засобу залежить, перш за все, від виконаної транспортної роботи при умові, що витрати на 1 км пробігу залишаються незмінними. У тому разі, якщо в договірних умовах записано, що за несвоєчасну доставку вантажу власник транспортного засобу компенсує збитки клієнта, то його загальний прибуток зменшиться на суму відповідних штрафів. Тоді виникає необхідність введення ще одного обмеження - це заданий час доставки вантажу. В цьому випадку прибуток оператора транспортних засобів запишеться так.

, (10)

де tз - час запізнення доставки вантажу в j-й пункт; Сj - вартість компенсації за кожний час запізнення.

В дисертаційній роботі детально розглянуті складові виразів (9) та (10).

Крім того, в цьому розділі розроблена загальна методика планування перевезень вантажів малими партіями. У методиці розглянуті різноманітні варіанти такі як: розвезення вантажу з урахуванням місцезнаходження транспортного засобу, побудова збірно-розвізних маршрутів, а також побудова маршрутів з урахуванням критерію ефективності. В останньому випадку завжди виникає ситуація для оператора транспортних засобів, коли слід вирішити питання, що вигідно, чи додати пару вершин у маршрут з урахуванням запізнення доставки, чи не включати цієї пари та виконати умови угоди.

На базі розробленої методики є можливість сформувати найбільш раціональні маршрути для всіх автомобілів.

3. Об'єкт дослідження, необхідна початкова інформація для оперативному плануванні автомобільних перевезень, моделі маршрутизації перевезень вантажу малими партіями

З багатьох можливих варіантів перевезень малими партіями найбільш повним є варіант, коли необхідно доставити вантаж у відносно короткий проміжок часу. Це задача підвищеної складності, бо кожна затримка доставки вантажу призводить до зниження ефективності роботи клієнтів.

Виходячи з цього, об`єктом експериментальних досліджень визначено транспортне обслуговування малих ремонтно-будівельних фірм, що виконують невеликі об`єми ремонтних робіт у великих містах.

В роботі визначена необхідна початкова інформація для планування транспортного обслуговування. До інформаційного забезпечення відносяться:

- кількість постачальників та споживачів, які входять у мережу планування;

- номенклатура вантажу, який підлягає перевезенню;

- кількість транспортних засобів, які можуть виконувати перевезення;

- об'єм вантажу, необхідного кожному споживачеві;

- технологічні обмеження, які вимагають відповідності рухомого складу номенклатурі вантажу;

- технологія перевезень;

- граничний час доставки вантажу на ремонтно-будівельні об`єкти;

- необхідність перевезень вантажу з одного об'єкта на другий;

- відстань від початкової точки завантаження до всіх інших точок, а також між ними.

Звичайно, що ця інформація може змінюватись у будь-який час і досить по різному. Тому оперативне планування проводиться по мірі зміни початкової інформації і в разі термінової необхідності. У зв'язку з цим, на технологічне рішення задачі ніяких обмежень не вводиться. Але останнє рішення задачі не повинно бути пізніше визначеного часу доставки вантажу на об'єкт.

Підготовку інформації про кількість та місцезнаходження споживачів вантажу визначають згідно схеми-розміщення пунктів ремонту та будівництва окремих об`єктів на карті міста чи району.

Номенклатура вантажу відома із заявки, яка подається на кожний день. В ній вказується бажаний кінцевий час доставки вантажу.

Технологічні обмеження зумовлюються станом рухомого складу та його типажем.

Необхідність перевезень вантажу чи обладнання з одного об'єкта на інший відома із замовлення на перевезення. Відстань між центральним терміналом чи складом визначається на карті доріг.

Для формування раціональних маршрутів необхідна наступна інформація:

- № вершини, із якої поступила заявка;

- характеристика номенклатури вантажу, який потрібний для вершини j та в якій кількості;

- інформація про наявність цієї номенклатури вантажу на центральному складі;

- інформація про наявності оплаченої номенклатури вантажу у магазині;

- відстань від АТП до i-ї вершини;

- необхідний час на завантаження та розвантаження;

- швидкість руху автомобіля;

- вантажопідйомність автомобіля.

Рішення задач планування перевезень великої розмірності вимагає, по-перше, швидкого отримання необхідної інформації, по-друге, не завжди змінюється ситуація на всій топологічній мережі, а лише на окремих її ділянках. Тому виходячи з об`єкта дослідження доцільно проводити декомпозицію (районування) топологічної сітки. В роботі розроблена методика районування з урахуванням складності топологічної сітки, а також переходу маршруту з одного сектора в сусідній.

Загальна блок-схема планування перевезень вантажів на ремонтно-будівельні об'єкти при мінімальній кількості змінної інформації з урахуванням декомпозиції приведена на топологічній мережі.

Рис. 1. Блок-схема алгоритму розрахунку раціональних маршрутів завозу вивозу вантажу малими партіями

Рис. 2. Блок-схема алгоритму маршрутизації перевезень при декомпозиції топологічної мережі

4. Аналіз результатів експериментального дослідження за розробленою методикою планування перевезень вантажів малими партіями

Експериментальна перевірка здійснювалась на прикладі транспортного обслуговування малих ремонтно-будівельних фірм м. Києва. Було визначено 21 об'єкт ремонтно-будівельних робіт, найменування ремонтно-будівельних матеріалів та середній розмір партії вантажу. Крім того, були визначні транспортні засоби для обслуговування об'єктів ремонтно-будівельних робіт автотранспортним підприємством. Експериментальна перевірка розробленої методики маршрутизації перевезень вантажів проводилась за двома варіантами.

Перший полягав у тому, що передбачалась наявність всієї номенклатури й кількості ремонтно-будівельних матеріалів на центральному складі.

Другий варіант є дещо ускладненим. Так, передбачалось, що частина необхідного матеріалу знаходилась на центральному складі, а частина на складах магазинів, що продають ці матеріали. Це робить задачу маршрутизації більш узагальненою і реальною, але і більш складною. Результати розрахунків маршрутів наведені в табл. 1. 2.

По першому варіантові (табл. 1.): Вантажовідправник - Пункт 0. Маршрут № 1. Автомобіль № 3. Модель - ЗІЛ-130.

Таблиця 1. Результати маршрутизації

№ п.

Назва пункту

Час завозу (план), год.

Час завозу (факт), год.

Штраф грн.

Завезено, кг.

Час розвантаження, год.

Вивезено, кг

Час завантаження, год.

Пробіг, км

1

Пункт 0

0.00

6.00

0.00

0

0.00

4879

0.98

0.0

2

Пункт 7

12.00

8.73

0.00

2069

0.21

134

0.03

35.0

3

Пункт 9

10.00

9.26

0.00

1020

0.10

108

0.02

6.0

4

Пункт 21

11.00

9.53

0.00

440

0.04

72

0.01

3.0

5

Пункт 2

14.00

9.89

0.00

1350

0.14

206

0.04

6.0

6

Пункт 0

0.00

11.82

0.00

0

0.00

0

0.00

35.0

0.00

4879

0.49

5399

1.08

85.0

По другому варіантові (табл. 2.): Вантажовідправник - Пункт 11, Маршрут № 7. Автомобіль № 4. Модель - IVECO.

Таблиця 2. Результати маршрутизації

№ п.

Назва пункту

Час завозу (план), год

Час завозу (факт), год

Штраф, грн.

Завезено, кг.

Час розвантаження, год.

Вивезено, кг

Час завантаження, год.

Пробіг, км

0

Пункт 0

0.00

10.98

0.00

0

0.00

0

0.00

15.0

1

Пункт 11

0.00

11.73

0.00

0

0.00

3749

0.75

15.0

2

Пункт 17

12.00

13.38

30.36

180

0.02

0

0.00

18.0

3

Пункт 13

14.00

13.50

0.00

1200

0.12

74

0.01

2.0

4

Пункт 2

14.00

13.88

0.00

600

0.06

96

0.02

5.0

5

Пункт 21

11.00

14.26

45.67

309

0.03

40

0.01

6.0

6

Пункт 16

15.00

14.65

0.00

1460

0.15

50

0.01

7.0

7

Пункт 11

0.00

15.51

0.00

0

0.00

0

0.00

14.0

76.03

3749

0.38

4009

0.80

82.0

Завдяки маршрутизації значно збільшився коефіцієнт використання пробігу на (15-20%). Порівняльні дані по автомобілях при маршрутизації та без неї наведені в табл. 3.

Таблиця 3. Пробіг автомобілів при маршрутизації перевезень та без маршрутизації

Марка автомобіля

Одиниці виміру

Розрахунковий варіант, км

Фактичні дані без маршрутизації, км

% розходження

ЗІЛ-130

-"-

175

204

14.22

ГАЗ-53 №1

км

157

182

13.74

ГАЗ-53 №2

-"-

140

196

28.58

ІВЕКО

-"-

153

190

19.48

Крім того, алгоритм маршрутизації дозволяє визначити сумарний час роботи транспортних засобів на лінії. Так, можна визначити по кожному автомобілю загальні години простою при завантаженні та розвантаженні, а також послідовність об'їзду на маршруті та його довжину, що дає можливість ефективно управлять транспортним процесом (табл. 4).

Таблиця 4. Деякі характеристики роботи автомобілів на маршрутах

Автомобілі

Показники, в год.

Довжина маршруту, км

Час простою при завантаженні

Час простою при розвантаженні

Час об'їзду маршруту

ЗІЛ-130

1,08

0,49

5,82

85

IVECO

0,8

0,38

4,53

80

Висновки

1. Виконаний аналіз літературних джерел та ґрунтовне ознайомлення з реальною ситуацією свідчить про те, що існує значна кількість технологічних схем перевезень вантажів малими партіями, для яких маршрутизація перевезень є головним елементом ефективного використання транспортних засобів.

2. Аналіз існуючих методів планування збірно-розвізних маршрутів свідчить про те, що розмірність задач планування перевезень дрібними партіям, її швидкодія, збір необхідної початкової інформації та її підготовка до вирішення задач маршрутизації є трудомістка та складна задача, яка потребує застосування сучасних методів і технічних засобів планування.

3. Визначення оптимальних маршрутів перевезення вантажу дрібними партіями пов'язане з формуванням критерію оптимальності. У виконаному досліджені запропоновано критерій ефективності визначення раціональних маршрутів, який суттєво відрізняється від раніше відомих тим, що враховує економічні інтереси як транспортної компанії, так і споживачів транспортних послуг, що повністю відповідає ринковим умовам.

4. В результаті виконаного дослідження вирішена науково-практична задача удосконаленню організації оперативного планування перевезень вантажів малими партіями з обмеженими строками завозу вантажу на ремонтно-будівельні об'єкти.

5. Розроблена методика планування збірно-розвізних маршрутів передбачає можливі варіанти розміщення рухомого складу як безпосередньо в пункті відправки вантажу, так і за межами пункту відправки, що дає можливість значно скоротити загальний пробіг автомобілів.

Так, за результатами експериментальної перевірки загальний пробіг автомобілів за зміну скоротився в середньому на 15%.

6. Запропонована методика декомпозиції топологічної мережі досить ефективна для обробки початкової й поточної інформації, що дає можливість значно скоротити час вирішення задачі. Практично це складає не більше 30 хвилин кожного разу.

7. Розроблені алгоритми та методи планування збірно-розвізних маршрутів та удосконалення методу декомпозиції за рахунок зменшення розмірності задачі, збільшення швидкодії визначення раціональних маршрутів є важливими факторами підвищення продуктивності роботи автомобільного транспорту.

8. Запропоновані методи скорочення розмірності задач маршрутизації та їх практична реалізація дають економічний ефект у транспортному обслуговувані для ремонтно-будівельних організацій до 10-15%, про що свідчить акт упровадження.

9. Експериментальна перевірка розробленої методики визначення раціональних маршрутів показала її ефективність у порівнянні з іншими як за рахунок швидкодії, так і за рахунок трудомісткості розрахунків. Використання розробленої методики дає можливість скоротити загальні витрати на транспортне обслуговування у клієнта на 15-20 %, що має суттєве значення.

автотранспортний вантажний оперативний

Література

1. Мороз О.В. Планування перевезень вантажів на ремонтно-будівельні об'єкти. // Системні методи керування, технологія та організація виробництва, ремонту і експлуатації автомобілів: Зб. Наук. пр. -К.: УТУ ТАУ. Вип. 6. - 1999. - с. 163-166.

2. Мороз О.В. Використання функції користі при плануванні перевезень вантажів малими партіями. // Системні методи керування, технологія та організація виробництва, ремонту і експлуатації автомобілів: Зб. Наук. пр. -К.: УТУ ТАУ. Вип. 14. - 2002. - с.75-77

3. Мороз О.В. Загальна постановка задачі, маршрутизації перевезень вантажів малими партіями. // Залізничний транспорт України: Зб. Наук. Пр.-К.: Вип. 2 - 2003. - с. 5

4. Бідняк М.Н., Мороз О.В. Оперативне управління перевезеннями вантажів малими партіями. // Проблеми інформації та управління: Зб. Наук. пр. - К.: НАУ, ДДАТУ, Вип. 7 - 2003. - с. 68-72.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.