Интегрированное планирование транспортировки грузов

Транспортировка является ключевой логистической функцией, связанной с перемещением материальных ресурсов по определенной технологии. Транспортировка, помимо перемещения грузов, включает в себя такие логистические операции, как экспедирование, грузопереработка, упаковка, таможенные процедуры, страхование рисков и т. п., выполнение которых производится в целях обеспечения доставки нужной продукции требуемого количества и качества в заданное время и с оптимальными затратами.

Классическая схема транспортировки грузов объединяет трех участников цепи поставок: грузоотправителя (поставщика) — перевозчика (транспортную организацию или транспортно-экспедиторскую компанию) — грузополучателя (потребителя). Следовательно, при планировании транспортировки грузов очень важно увязать интересы производителя, отправителя (например, склад), перевозчика и получателя груза. Каждая сторона стремится к минимизации своих затрат и увеличению собственной прибыли. У грузоотправителя и грузополучателя общая цель — к определенному времени и с наименьшими затратами переместить груз из места отправления в место назначения. Ответственность за доставку и обязательства по поставке-приемке товаров указываются в условиях сделки по транспортировке.

Перевозчик заинтересован в максимизации своего дохода от сделки при наименьших операционных издержках, другими словами, он стремится назначить наивысшую приемлемую для грузоотправителя (или грузополучателя) цену за свои услуги и минимизировать расходы на оплату труда, горючее и эксплуатацию транспортных средств, необходимых для перемещения грузов. Чтобы достичь желаемого результата, перевозчику нужна достаточная гибкость в выборе времени погрузки и доставки, позволяющая добиться экономичной загрузки транспортных средств. При взаимодействии транспорта и производства возникают так называемые стыковые потери, для снижения которых перевозчики создают резервы перерабатывающей способности грузовых фронтов, складов, содержат дополнительные пути, вагоны, локомотивы, штат. Из-за несвоевременного подвода порожняка и грузов простаивает оборудование. Все эти факторы снижают эффективность работы не только транспорта, но и всей цепи поставок. Поэтому важной задачей интегрированного планирования транспортировки является согласование ритма транспортного процесса с ритмом производства, потребления, оптимизации величины запасов груза у потребителей и объема накопления у производителей.

Неравномерность производственных процессов у поставщиков и потребителей вызывает существенные колебания суточных потребностей в перевозках и ограничивает применение регулярных маршрутов и графиков движения подвижного состава. Мероприятием, сглаживающим аритмичность производства, перемещения и потребления, является создание запасов продукции, нормы которых устанавливаются исходя из минимума затрат на хранение, транспортировку и потерь от дефицита.

Таким образом, своевременность перевозки будет означать выполнение ее в такие сроки и в таких объемах, которые обеспечивают поддержание запасов отправителя и получателя в пределах нормативных значений, а транспортный процесс планируется на основе анализа информации о текущих и нормативных запасах, а также прогнозных значениях суточного изменения запасов у поставщика и потребителя.

На основе информации о текущих запасах производственного предприятия и сравнения их с нормативными значениями, а также среднесуточной интенсивности выпуска продукции (q_n) находят допустимый интервал отправки (7_о). Исходя из интенсивности использования запасов потребителем (<2_ПТ), текущих запасов и сравнения их с нормативным уровнем определяют допустимый интервал доставки (/):

где Z_max, Z_min — максимальный и минимальный уровень запасов соответственно.

Максимальный и минимальный уровни запасов рассчитывают исходя из исключения возможных потерь вследствие дефицита или излишков груза при хранении.

Для определения времени доставки по известным q_n и q_nT, а также начальным запасам (Z_o) строятся графики зависимости накопления готовой продукции у отправителя и ее потребления у получателя (Z₍). Поскольку интервал отправки и интервал доставки в общем случае не совпадают во времени, руководствуясь полученными графиками и значениями 1_о и 1_Д, определяют общую область пересечения (рис. 4.31). Именно в области пересечения данных интервалов необходимо планировать перевозку, поскольку в этом периоде и у поставщика, и у потребителя имеется объективная потребность в перевозке. Выполнение ее вне этого интервала влечет потери либо у отправителя, либо у получателя, либо у перевозчика.

Транспортная организация может осуществлять перевозку грузов в любое удобное для себя время в данном интервале (Т_р Г₂).

Как правило, транспортная организация обслуживает нескольких покупателей и осуществляет транспортировку грузов, которые отличаются срочностью и объемами доставки. В этих условиях при планировании перевозок встает вопрос об установлении приоритетности той или иной доставки.

Выделяют три основных параметра, которые влияют на приоритет перевозки: время, объем и стоимость груза. Приоритет перевозки (W) обратно пропорционален остатку нормативного интервала доставки, т. е. чем ближе срок доставки, тем выше приоритет, и прямо пропорционален объему груза, ожидающего перевозку (Q), и его стоимости ©, определяющей потери от омертвления средств, вложенных в запас:

где t — текущее время в границах интервала доставки.

Рис. 4.31. Определение нормативного интервала доставки груза: а — производства; б — потребления Данную зависимость называют функцией срочности перевозки. Она представляет собой кривую, которая по мере приближения срока доставки Т₂ задает большую скорость возрастания приоритета (рис. 4.32).

Рис. 4.32. Построение функции срочности перевозки.

Точка перелома кривой соответствует такому состоянию хранения запасов, когда появляются дополнительные потери при задержке доставки. Данная точка определяет норматив W_n, в пределах которого обеспечивается своевременное обслуживание, а за его пределами — нарушение сроков доставки. Норматив W_n соответствует времени Т_п = Г₂ — t_e, т. е. времени с учетом продолжительности доставки груза «от двери до двери» (время ездки транспортного средства).

Ввиду непостоянства приоритетов потребностей каждый момент времени, в который анализируется их состояние, характеризуется своим набором более срочных и менее срочных потребностей. Данное упорядоченное множество целесообразно разбить на группы, в которые объединяются потребности с близкими приоритетами, считающиеся равнозначными. Удовлетворение потребностей начинается с группы высшего приоритета. После того как осуществлена доставка всех грузов данной группы, производится транспортировка следующей группы грузов и т. д.

Поскольку с течением времени потребности меняют свои относительные приоритеты, то состав групп равнозначных потребностей постоянно обновляется. По мере приближения срока доставки и увеличения приоритета каждая потребность попадает в тот или иной момент времени в группу срочных заказов, удовлетворение которых не зависит от предпочтений перевозчика.

Следовательно, перевозчик планирует и упорядочивает потребности в перевозках по их приоритету на основе получаемых от производителя и потребителя следующих данных:

• • средняя интенсивность выпуска (потребления) продукции (берется из производственных программ клиентов);
• • нормативные запасы продукции (если нормативы неизвестны, то задаются средние фактические размеры запасов, возможность сокращения которых будет проверяться последующими прогонами имитационной модели);
• • текущие запасы, имеющиеся на начало суток (эти данные поступают ежедневно диспетчеру транспортной организации от клиентов и являются аналогом заявок на перевозки);
• • стоимость грузов, минимальный объем отправки, определяемый размером тары, и коэффициент вместимости используемого типа подвижного состава;
• • количество погрузо-разгрузочных постов, часы их работы и перерывов, средняя скорость погрузки-разгрузки 1 т груза.

Следующим шагом планирования транспортировки является распределение транспортных средств по упорядоченным потребностям в перевозке с учетом достижения максимально возможной производительности единицы грузоподъемности парка подвижного состава.

В процессе «сглаживания» неравномерности поставок при планировании перевозок наряду с согласованием ритма транспортного процесса с ритмом производства и потребления необходимо учитывать специфические особенности работы в пунктах выгрузки, погрузки и перевалки грузов.

Несогласованность ритмов проявляется в задержке грузов в данных пунктах, что прямо отражается на эффективности работы транспортной организации. Для обеспечения надежности и качества услуг по транспортировке создаются резервы производственно-экономических ресурсов.

Все виды резервов транспортных мощностей подразделяют на динамические и статические.

Динамические резервы — это совокупность производственно-экономических мощностей, которые не выводятся из эксплуатации на период резервирования, всегда находятся в рабочем состоянии и могут быть использованы для выполнения операций по транспортному обслуживанию грузовладельцев в рамках договоров по организации и выполнению перевозок грузов.

Статические резервы предусматривают вывод технических средств, оборудования и других ресурсов из эксплуатации на весь период резервирования. Их содержание обходится дешевле, чем содержание динамических резервов, но период ввода их в рабочее состояние может быть длительным.

Резервы производственно-экономических ресурсов могут формироваться в виде:

• • запасов тары и упаковки у предприятий-изготовителей;
• • провозной способности транспортных средств;
• • грузовместимости и пропускной способности складов грузоотправителей, транспорта и грузополучателей;
• • пропускной способности подъездных транспортных путей;
• • пропускной способности грузовых терминалов по видам транспорта;
• • мощности коммерческих подразделений транспорта и грузовладельцев;
• • пропускной способности каналов связи в вычислительных системах и системах контроля грузодвижения и т. п.

Вид создаваемого резерва определяется в зависимости от следующих условий:

• • получения доходов от использования динамических резервов в процессе доставки — АД_пр;
• • издержек на содержание резерва и введение его в действие для использования — С₃;
• • уровня экономических потерь, получаемых без наличия резерва данного вида, — С₂;
• • дополнительных доходов (прибыли), получаемых при наличии резерва данного вида, — АД_ии.

Таким образом, необходимость резерва определяется по максимальной дополнительной прибыли ДП от его введения, рассчитываемой по выражению.

при минимальном уровне издержек на его содержание.

где С₃ — издержки на эксплуатацию резерва после его введения в действие.

Если Cj > С₂, то планируется формирование статистического резерва; если С_г < С₂, то планируется создание динамического резерва.

В то же время решение проблем, возникающих в результате взаимодействия производственного, торгового и транспортного предприятий, следует возлагать не только на транспорт, который подстраивается под ритмы производства и потребления, но и на других участников процесса транспортировки.

В этом случае организация взаимодействия может быть ориентирована на следующие моменты.

• 1. Корректируется количественная динамика производства или потребления, что дает возможность сократить вместимость и пропускную способность подвижного состава, а следовательно, и резервы, не снижая надежности взаимодействия.
• 2. Регулируется качественный состав потребляемой или производимой продукции, тем самым обусловливая уменьшение потребности в значительной переработке грузов на транспорте в процессе доставки потребителю. Следовательно, уровень пропускной способности подвижного состава и фактические резервы могут быть снижены без снижения надежности взаимодействия.

При планировании рациональных транспортных связей между поставщиком и потребителем в динамике используют.

метод динамического согласования, который позволяет учитывать:

• • ритмы работы поставщиков и потребителей;
• • стоимость доставки по направлениям;
• • сроки доставки;
• • ограничения по пропускной способности линий;
• • ограничения по перерабатывающей способности фронтов;
• • ограничения по вместимости парков путей и складов;
• • стоимости ущерба от недопоставки груза тому или иному получателю.

Метод динамического согласования дает возможность не только согласовать ритмы поставщиков и потребителей, чтобы они соответствовали возможностям транспорта, но и осуществлять корректировку программ поставщиков в целях нахождения оптимального распределения потоков между поставщиками и потребителями. Использование данной модели позволяет получить оптимальную в динамике структуру потоков с учетом:

• • сокращения затрат на передвижение потоков и простои вагонов;
• • уменьшения ущерба от недопоставки порожняка;
• • особенностей структуры объекта;
• • изменений во времени основных параметров объекта;
• • изменяющихся ритмов работы фронтов погрузки и выгрузки.

Ставится задача гармонической увязки в динамике в едином технологическом процессе отправителей, получателей и транспорта. В общем случае динамической корректировке могут подвергаться программы работы поставщиков, потребителей и транспорта с учетом экономической целесообразности.

Рассмотрим его математическую модель [16].

Пусть транспортная сеть состоит из Р = {р_р р₂, р_п} пунктов, соединенных направленными путями (р₍, р). Пусть [О, Т] — интервал оптимизации функционирования транспортной системы. Для каждого момента времени t (t = О, Г) на множестве Р пунктов транспортной сети определена функция производства и потребления q₍.(t).

Если q^t) > 0, то пункт производства р₍ называется источником (пунктом производства), если q_;(t) < 0, то пункт потребления р_; называется стоком (пунктом потребления) и если q_;(t) = 0, то пунктр_; называется перевалочным.

Каждый путь (p_f, рр характеризуется пропускной способностью d, y (t) > 0 и транспортным запаздыванием е [О, Т]. При i =j пропускная способность <1.(0 означает величину емкости склада пункта р_г

Обозначим через t = 0, Т объем поставок на пути (р_;, рр, выходящий в момент t из пункта р₍. и приходящий в момент t + Г в пункт р_г При этом все п_у(Г) = 0 и i ^j. Если путь (р₍, р.) отсутствует или t + t_tj> Т, то полагаем u"(t) = 0. Поставка u_{i (}.(t) означает запас пункта р_; в момент времени t, таким образом, t_u = 1.

Пусть c.j(0 — расходы на перевозку единицы объема поставок изр_; в р, Тогда с_й(0 — расходы на хранение единицы запаса. Для каждого пункта потребления p_j период, в течение которого отсутствуют поставки, равен [0, t — 1], где t = min (rp, i Ф j.

Внесем предположение, что в момент времени t = 0 существует запас UjjCO), который обеспечит потребление в период, когда невозможны поставки, т. е. справедливо:

Следующим шагом вводятся корректирующие переменные co_f(t) в пунктах производства р_;, означающие уменьшение объема производства q_;(t) и соответственно увеличение q_t(t — 1) на величину ©.(t) с производственными расходами c (t).

В качестве критерия оптимальности принимается минимум транспортных расходов, расходов на хранение и затрат на перестройку производственных программ поставщиков:

где транспортные расходы.

затраты на хранение запасов.

затраты на корректировку программ производства

при ограничениях, задаваемых:

а) уравнениями динамики изменения запасов у поставщика и динамики размещения производства:

б) уравнениями динамики изменения запасов у потребителей:

в) начальными и конечными условиями:

г) условиями неотрицательности переменных запасов, поставок и корректирующих переменных: