Построение транспортно-складской логистической системы перевозки грузов от поставщика до потребителя

МИНЕСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ УКРАИНСКИЙ МОРСКОЙ ИНСТИТУТ Кафедра транспортных технологий Курсовая работа по дисциплине

«Л О Г И С Т И К А»

на тему:

«Построение транспортно-складской логистической системы перевозки грузов от поставщика до потребителя»

Выполнил:

студент группы ТТ- 3____ Ф.И.О.

Проверил:

Профессор Нечаев Г. И.

Севастополь

План курсового проекта

• Введение
• 1. Состояние и тенденции развития транспортно-складских комплексов и систем
• 1.1 Концепция создания и функционирования транспортно-складских систем
• 1.2 Принципы и экономические основы разработки технологии функционирования складских систем
• 1.3 Моделирование транспортно-складских систем и процессов
• 1.4 Оптимизация параметров складов и эффективность использования оборудования
• 1.5 Транспорт и транспортное обслуживание
• 2. Формирование моделей функционирования транспортно-складских систем
• 2.1 Схемы грузопотоков
• 2.2 Принципы формирования и структура макрологистических систем
• 2.3 Построение логистической системы
• 2.3.1 Определение расходов на обеспечение производства материалами
• 2.3.2 Определение расходов на маркетинг
• 2.3.3 Определение оптимальных величин Q и N
• 2.3.4 Определение дополнительных расходов склада
• 2.3.5 Определение расходов на промышленный транспорт
• 2.3.6 Определение расходов на магистральный транспорт
• 2.3.7 Определение эффективности использования площади склада и грузового фронта
• 2.3.8 Определить место расположение распределительного центра (терминала)

Вопросы снабжения предприятий-производителей сырьем и комплектующими материалами, а также сбыт готовой продукции всегда актуальны, так как транспортно-складские расходы оказывают существенное влияние на себестоимость продукции, представляя собой прямые накладные расходы на эту продукцию.

В основе организации транспортно-складских процессов лежат суммарные затраты на весь комплекс транспортно-складских услуг на пути грузов от поставщика до их использования у потребителя.

В зависимости от рода груза, способа транспортировки и хранения, суммарные затраты на транспортно-складские операции составляют от 7 до 30% себестоимости продукции и наблюдается тенденция их увеличения.

В условиях государственного планирования производства, снабжения и сбыта вопросы оптимальных расходов решались с учетом интересов различных субъектов, участвующих в этом процессе, т. е. интересов поставщиков, транспорта, субъектов материально-технического снабжения (баз) и потребителей. Следует отметить, что интересы этих субъектов чаще всего не совпадают, так поставщик с целью уменьшения складских площадей заинтересован отправлять материалы малыми партиями и чаще. Железной дороге же выгодней забирать и вывозить большими партиями и реже, это уменьшает её затраты на единицу перевозимой продукции. Потребитель с целью эффективного, а (следовательно) с минимальными расходами использования имеющегося транспортно-складского оборудования для выгрузки материалов на складе заинтересован в выполнении этих работ в срок, не превышающий нормативный, в то время, как железной дороге гораздо выгодней ускоренная выгрузка, это позволяет ей сократить сроки оборота вагонов на сети железной дороги и соответственно увеличить свою прибыль.

1. Состояние и тенденции развития транспортно-складских комплексов и систем

1.1 Концепция создания и функционирования транспортно-складских систем

склад транспортный макрологистический система

Такой подход к вопросам снабжения и сбыта, с точки зрения минимизации расходов на транспортно-складские операции и процессы, нельзя считать оптимальным по ряду причин. Так, в интересах железной дороги как основного транспорта тяжеловесных, крупногабаритных и массовых грузов предприятия, поставщики и потребители зачастую создавали склады большие, чем оптимально необходимые для соответствующих производств, оборудовали их средствами большей производительности, чем оптимальная для них с экономической точки зрения и коэффициентов использования.

Кроме того, железная дорога и другие виды транспорта как государственные структуры для перевозки грузов использовали в некоторых случаях льготные и другие тарифы, не всегда реально учитывающие затраты. Это оправдано, с позиции государства, стимулирующего или ограничивающего перевозки тех или иных материалов между отдельными регионами или предприятиями и обеспечивающего решение общегосударственных задач.

Фактическая ликвидация централизованного снабжения предприятий и сбыта их продукции, переход на прямые, договорные условия поставок материальных ценностей, требует пересмотра технологии функционирования транспортно-складских систем, параметров складов и используемых на них средств механизации и автоматизации с целью их оптимизации и снижения затрат. Необходимость пересмотра связана, прежде всего, с тем, что переход на прямые договора поставок резко повышает стохастичность этого процесса, увеличивается число возможных поставщиков и потребителей (при работе не через базы материального снабжения), меняются условия поставок от и для различных клиентов. В одних случаях для нормальной работы предприятия это может привести к необходимости расширения площадей и объемов складов при случайном и нерегулярном пополнении запасов, а в других они, уже существующие, окажутся не полностью использованными.

Вопрос эффективного использования складов возникает и в случаях перехода предприятий на новые производственно-экономические отношения, акционирования, выкупа, в результате которых на базе одного предприятия образуется несколько более мелких предприятий и крупные склады, ни одно из вновь образованных предприятий не в состоянии эффективно использовать. Это связано либо с невозможностью полностью загрузить склад, либо с территориальной разобщенностью. В некоторых случаях хорошо оборудованные и высокомеханизированные склады различного назначения просто переоборудуются для использования по другому назначению. Естественно, это ведет к большим потерям новым затратам, притом, не всегда оправданным и целесообразным, поскольку ликвидация оборудования склада — это необратимая потеря части национального достояния. Поэтому, учитывая изменения в производственно-экономических отношениях поставщиков и потребителей материальных ценностей, возникает проблема разработки новой концепции в эксплуатации существующих транспортно-складских систем, складов и разработке новых для измененных условий функционирования и критериев оптимальности.

Процессы производства, транспортирования и потребления связаны с многочисленными перегрузками и хранением материалов, сырья и готовой продукции. Поэтому склады являются неотъемлемой частью этих процессов и технологическим звеном любого производства. В зависимости от того, на какой стадии производства, потребления или перевозки располагаются склады, они отличаются своими функциями. В начале производственного процесса необходимы и организуются склады исходных материалов, сырья и комплектующих изделий. В средине процесса производства создаются межцеховые, внутрицеховые и межоперационные склады. В конце — склады готовой продукции. Кроме того, на крупных предприятиях, создаются многономенклатурные общезаводские склады. Общезаводские склады готовой продукции, сырья, топлива и полуфабрикатов имеют непосредственную связь с внешним магистральным транспортом: железнодорожным, автомобильным и другими видами транспорта. В процессе перевозки грузов между поставщиками и потребителями, с точки зрения выполнения функций, можно выделить группу складов, на которых осуществляется перевалка грузов с одного вида транспорта на другой, такие склады располагаются на грузовых станциях, в морских и речных портах, аэропортах и транспортно-экспедиционных пунктах автоперевозок.

На стадии потребления или в сфере обращения организуются межрайонные универсальные многономенклатурные склады грузов длительного хранения и в больших объемах для обслуживания большого числа потребителей. Такие склады, как правило находятся в введении Госснаба, Центросоюза, Госкомсельхозтехники и других государственных структур.

Основными факторами, определяющими параметры складов, технологию их работы и оборудования являются номенклатура и объем хранимой продукции, а также срок хранения. Следует отметить, что при плановом и централизованном снабжении и сбыте сроки хранения планировались следующими:

· на складах готовой продукции в сфере производства 5−10 суток;

· склады топливного сырья, материалов в сфере потребления 15−16 суток;

· межрайонных базах 4−5 месяцев.

Изменение производственно-экономических отношений, а соответственно и способов, условий снабжения и сбыта, существенно влияет на сроки хранения материалов, размеры и интервалы поставок. С этой точки зрения концепция и принципы проектирования новых складов и разработка технологии функционирования как новых, так и существующих, а также складских систем, нуждаются в корректировке.

1.2 Принципы и экономические основы разработки технологии функционирования складских систем

Склад является технологическим звеном любого производства. На современном этапе развития промышленности и производства склад представляет собой достаточно сложную, с точки зрения структуры, систему взаимодействующих между собой элементов.

Изучение характера и выявление зависимостей взаимодействия и влияния этих элементов на процесс функционирования склада, является важным этапом как при создании новых, так и при реконструкции существующих складских систем и при разработке для них новых технологий. В результате анализа получаем необходимую информацию для решения ряда задач (экономических, технологических и технических), связанных с построением организационной и функциональной структуры управления и определения оптимальных параметров и мощности технического оснащения, выбором рациональной схемы планировки склада и др. Распределение затрат по технологическим звеньям транспортно-складских систем различного профиля.

В свою очередь весь комплекс задач, определяющих функционирование складских систем, можно разделить на задачи управления запасами и задачи технико-эксплуатационного характера.

В условиях государственного планирования логическая последовательность решения этих задач была такова: на первом этапе решались задачи управления запасами, т. е., какие материалы и откуда должны поставляться, определялись размеры оптимальных партий и сроков поставок. Затем производилась корректировка этих данных с учетом общегосударственных интересов, при которой отмечается некоторый уход от оптимального решения.

На втором этапе на основе результатов решения задач первого этапа решались задачи технико-эксплуатационного характера, определяющие структуру, параметры и технологию функционирования складской системы.

С точки зрения структуры и особенностей функционирования склады можно рассматривать как многофазные системы массового обслуживания (СМО). Причем, число фаз зависит от типа склада, способа поставки, выдачи грузов и выполняемых с ними на складе операций.

В каждой фазе склада функционируют обслуживающие аппараты: погрузочно-разгрузочные машины, сортировочные, пакетоформирующие, упаковочные автоматы и др., которые обслуживают входящие и выходящие потоки транспортных средств (ТС) и грузов. Техническое оснащение складов является одной из важнейших проблем, определяющей технические и экономические показатели их функционирования и использования. Для решения этой проблемы необходима достоверная информация об объеме, характере и режиме работы, выполняемой оборудованием как аппаратами обслуживания в СМО. Причем, эта информация необходима для каждой фазы.

Анализ режимов работы складов машиностроительных заводов, баз материально-технического снабжения и других складских систем свидетельствует о том, что входящие потоки могут быть как детерминированными, так и носить случайный, вероятностный характер. Причем в современных условиях наиболее типичными являются грузопотоки со случайным характером, так как они формируются под влиянием специфических особенностей работы поставщиков, транспорта, доставляющего грузы на склад и ряда других факторов.

Характер входящего потока определяется законом распределения интервалом между поступающими на обслуживание требованиями (транспортными средствами) грузами или их количеством в определенном промежутке времени. Работа фаз, в свою очередь, определяется законом изменения времени обслуживания требований (заявок), т. е. временем рабочего цикла ПТМ и т. д. Интегрирование законов, характеризующих входящий поток и время обслуживания, позволяет получить математическую модель фазы, склада. Вероятностный характер функционирования склада приводит к образованию очередей, требований к обслуживающим устройствам в ожидании обслуживания. В отсутствии требований на обслуживание может наблюдаться простой обслуживающих аппаратов (устройств). Определение таких параметров, как длина очереди (количества требований в очереди), время ожидания обслуживания производится с помощью теории массового обслуживания. В тех случаях, когда каждая фаза представляет собой самостоятельную СМО, необходимо определение и количества требований, находящихся в системе, и время нахождения требований в системе. Эти показатели могут существенно влиять на технологию процесса работы склада. Все параметры СМО также могут быть определены с помощью более универсального метода математического описания работы складской системы, метода статистических испытаний или имитационного моделирования. Характеристики СМО используются при решении вопросов технического оснащения склада, выбора производительности подъемно-транспортного оборудования, а также используются для оптимизации объемно-планировочных решений, экспедиций приема и выдачи, зон хранения, развития транспортных коммуникаций, подъездных путей, стоянок автотранспорта, мощности грузовых фронтов и др.

Задача управления запасами в классической постановке должна дать ответ на два основных вопроса:

· Какое количество продукции заказывать?

· Когда заказывать?

Такие вопросы возникают, когда необходимо создать запас материальных ресурсов для удовлетворения спроса на заданном интервале времени. Спрос можно удовлетворить путем однократного создания запаса на весь рассматриваемый период времени или посредством создания запаса для каждой единицы времени этого периода. Первые два случая соответствуют избыточному, по отношению к единице времени и недостаточному запасу, по отношению к полному периоду времени.

При избыточном запасе требуются более высокие удельные капитальные вложения, но реже возникает дефицит и меньше частота заказов. В ситуации, когда имеется недостаточный запас, обусловленный меньшими капитальными вложениями и эксплуатационными затратами, т. е. меньшими складскими площадями, объемами, затратами на оборудование и др., возрастает частота заказов и риск возникновения дефицита. Для обоих из указанных крайних случаев характерны значительные экономические потери. Таким образом, решения относительно размера заказа и момента его подачи могут основываться на минимизации соответствующей функции общих затрат, включающих затраты, обусловленные потерями от избыточного запаса и дефицита.

Задача управления запасами может быть решена и решается с использованием различных методов моделирования.

В известных подходах и методах решения задачи ответ на первый вопрос «о количестве заказываемой продукции в одну поставку» выражается через размер заказа, определяющего оптимальное количество ресурсов, которое необходимо поставлять каждый раз. В зависимости от рассматриваемой ситуации размер заказа может изменяться во времени.

Ответ на второй вопрос, «когда заказывать», зависит от типа системы управления запасами. И здесь важное значение имеет система контроля состояния запасов (ежемесячные, еженедельные или непрерывные). Если контроль запаса осуществляется через равные промежутки времени, то новый заказ обычно совпадает с началом каждого интервала времени или в моменты, кратные этому интервалу. При непрерывном контроле состояние запаса, точка момента заказа обычно определяется уровнем запаса, при котором необходимо размещать новый заказ. Таким образом, решение обобщенной задачи управления запасами определяется следующим образом:

1.При периодическом контроле состояния запаса очередные поставки следует производить в объеме размера заказа через равные промежутки времени.

2. При непрерывном контроле состояния запаса новый заказ в размере требуемого объема необходимо размещать, когда уровень запаса достигает точки заказа.

Размер и точка заказа обычно определяются из условий минимальных суммарных затрат системы управления запасами, которые выражаются в виде функции этих переменных. В свою очередь суммарные затраты системы управления запасами обычно выражаются в виде функции их основных составляющих, т. е. суммы затрат на приобретение, на оформление заказа, на хранение заказа и потерь от дефицита, и влияние их в различной степени учтено в известных моделях управления запасами. Однако каждая из перечисленных составляющих суммарных затрат в условиях рыночной трансформации производственно-экономических отношений становится функцией гораздо большего числа аргументов, связанных с организацией и регулированием снабжения и сбыта. Это обстоятельство приводит к необходимости совершенствования существующих моделей и разработки новых для учета дополнительных факторов и их оптимизации.

В новых, вышеупомянутых условиях, возникает еще один вопрос, на который должна дать ответ задача управления запасами — где заказывать необходимую продукцию или материалы. Решение этого вопроса связано с расходами на транспорт. По этому для минимизации расходов необходима разработка транспортных и технологических схем возможных грузопотоков с изысканием видов транспорта на принципах логистики.

Таким образом, суммарные затраты системы управления запасами, оставаясь основным критерием оптимальности, в некоторых случаях могут изменить свою структуру за счет появления новых составляющих, а в отдельных случаях, возможно, и уступить место другим критериям. Это зависит от размеров затрат и прибыли, на величину которых они влияют.

Известно, что затраты на приобретение составляют достаточно большую часть от суммарных затрат и становятся важным фактором, когда цена продукции зависит от размера заказа. Это обычно выражается в виде оптовых скидок, тогда цена единицы продукции убывает с увеличением размера заказа.

Затраты на оформление заказа представляют собой постоянные расходы, связанные с его размещением. Таким образом, при размещении более мелких заказов в течение определенного периода затраты возрастают по сравнению с тем, когда спрос удовлетворяется размещением более крупных заказов, следовательно — реже.

Затраты на хранение запаса составляют также значительную часть суммарных затрат и представляют собой расходы на содержание запаса на складе, в том числе: процент на инвестированный капитал, затраты на складскую переработку, амортизационные и эксплуатационные расходы. Эти затраты обычно возрастают с увеличением уровня запасов.

Потери от дефицита представляют собой расходы, обусловленные отсутствием запаса необходимых материалов, простоем предприятия и сокращением выпуска продукции. Это ухудшает репутацию поставщика, если дефицит возникает по его причине, вине, но главное — это потери самого предприятия они и приобретают особое значение в новых экономических условиях. Потери от дефицита в значительной степени зависят от конкретной экономической ситуации. Так, если производственный процесс на предприятии не прекращается из-за исчерпания запаса, а продолжается за счет экстренной доставки или замены его другим материалом, более дорогостоящим, или форсировании производственного процесса с привлечением дополнительных трудовых ресурсов и использованием неспециализированного оборудования и т. д., то потери неизбежны, и их можно определить сопоставлением расходов. Если же предприятие останавливается, то потери будут заключаться в оплате рабочим за вынужденный простой, в простое оборудования и, естественно, потере дохода и т. д. Потери от дефицита могут быть пропорциональными его объему, продолжительности или числу случаев возникновения, а также произведению среднего объема дефицита на его продолжительность. Может быть, что потери будут выражаться нелинейной функцией среднего объема и продолжительности дефицита. Избыточный же запас материалов покрывает все случайные отклонения, но связан со значительными расходами по его содержанию. При таких обстоятельствах требуется расчет оптимальной величины запаса, при которой математическое ожидание суммарных расходов и потерь будет минимальным.

Следует отметить, кроме перечисленных составляющих суммарных затрат в условиях нестабильных и неустойчивых производственно-экономических отношениях и случайном характере снабжения (поставок), когда транспортные расходы могут быть в несколько раз выше, чем при плановых перевозах, значительно возрастает роль маркетинга и расходы на него. Поэтому при разработке схем материалодвижения маркетинг с его затратами необходимо рассматривать как самостоятельный этап или вместе с транспортом. В этих же условиях значительное влияние на оптимальное решение задачи управления запасами могут оказать издержки на эксплуатацию существующего склада в случае неполного его использования или наоборот перегруза, вследствие увеличения величины заказа по условиям поставок, носящих стохастический характер.

Таким образом, задача управления запасами в целом и задачи входящие в неё, носят оптимизационный характер и могут быть решены с применением вероятностных и других моделей оптимизации. Однако известные модели управления запасами не учитывают некоторых важных, в том числе и вышеприведенных, факторов возникших в результате изменения производственно-экономических отношений.

1.3 Моделирование транспортно-складских систем и процессов

Вопросы обеспечения производства сырьем, материалами и комплектующими изделиями представляют собой, как указывалось ранее, решение двух тесно взаимосвязанных задач: это задачи управления запасами и управления транспортно-складскими системами. От того, насколько эффективно решаются поставленные задачи, и зависит эффективность функционирования этого технологического звена производства и, в конечном счете, всего производства. Такие задачи принято рассматривать как самостоятельные. В современной литературе известны решения задач управления запасами и управления транспортно-складскими системами различными методами.

Поскольку и те и другие носят оптимизационный характер, то наиболее эффективные решения получаются при использовании различных методов моделирования.

Рассмотрим известные методы моделирования транспортно-складских систем. Согласно общей теории систем, любой материальный субъект, представляющий собой совокупность составляющих элементов, связанных между собой некоторой формой взаимодействия и общей целью функционирования, можно рассматривать как систему.

Характерными чертами материального объекта, который рассматривается как система, являются:

Цель создания и функционирования объекта.

Поведение системы, направленное на достижение поставленной цели.

Элементы и структура системы, обеспечивающие системе требуемое (необходимое) функционирование.

Взаимодействие системы с внешней средой и её реагирование на воздействие внешней среды.

Результат функционирования системы, который сравнивается с поставленной целью.

Классифицировать все системы по сложности можно на простые и сложные, а по характеру функционирования — на вероятностные и детерминированные.

Многообразие параметров, объемно-планировочных и технологических решений, конструкций оборудования и характеристик, разнообразие номенклатуры грузов, перерабатываемых на складах, позволяет отнести склады к сложным системам. Если учесть, что каждый склад как технологическое звено является элементом системы более высокого порядка, в которую входят поставщики, потребители, транспорт, то такие транспортно-складские системы тем более можно отнести к сложным вероятностным системам.

Так, склады промышленного предприятия есть не что иное, как элементы транспортно-складской системы. Снабженческо-сбытовые базы можно рассматривать как элементы системы снабжения региона, области.

Прирельсовые склады железной дороги являются одним из элементов грузовой станции и т. д.

Система более высокого порядка, в которую входит склад, формирует основные технические и технологические требования к складской системе, устанавливает цели и критерии её оптимального функционирования. Задачи функционирования складской системы чаще всего решаются с применением систем массового обслуживания. Большое внимание применению СМО в задачах оптимизации складских процессов уделено в работах Смехова А. А., Таха Х., Акулиничева В. М., Гриневича Г. П. Так, в работе решаются задачи оптимизации производительности и маршрутов движения ПТМ, технического оснащения склада и др. Известны и другие методы математического моделирования процесса функционирования складской системы. Так, например, Маликов О. Б. для решения такой задачи использует математический аппарат «марковских случайных процессов», сущность которого достаточно хорошо изложена в работах. Случайный процесс функционирования складской системы, который зависит от закономерностей внешних грузопотоков склада, представляется в виде графа состояний. Общее число возможных состояний складской системы — 16, а число переходов из одного состояния в другое — 64. Следует отметить, что при рассмотрении только четырех технологических операций, на складе необходимо составить систему из 16 дифференциальных уравнений, что затрудняет использование такой модели.

Однако оценка на основе указанного метода теории исследования операций возможных состояний и переходов склада из одного состояния в другое позволяет выбирать при проектировании складов наиболее характерные состояния создаваемой складской системы и определять для них необходимые параметры складов и грузовых фронтов, их оснащенность. В некоторых случаях для решения оптимизационных задач текущего планирования работы транспортно-складского комплекса при допущениях, что ресурс в интервале планирования используется полностью, суммарная производительность погрузочно-разгрузочных машин достаточна для выполнения программы работы, используется математическое моделирование на основе линейного программирования. С помощью методов линейного программирования решаются также некоторые локальные задачи функционирования транспортно-складских систем, например, таких как распределение простейших транспортных средств по складам и грузовым фронтам, задача распределения прибывших на склад или базу порожних автомобилей или других машин напольного транспорта, автои электропогрузчиков, тягачей с прицепами и т. д. для работы с разными грузами. При всей положительности такого подхода принятые ограничения существенно снижает возможность его использования для оптимизации параметров транспортно-складских систем при оперативном планировании, управлении и, особенно, в условиях неустойчивых материалопотоков.

При решении задач, не связанных общими параметрами управления, таких как выбор наилучшей последовательности обслуживания несколько транспортных потоков с различными транспортными средствами: вагонами, автомобилями, машин напольного транспорта, транспортных потоков — типичных для транспортно-складского комплекса, обслуживающего непрерывными видами транспорта, может быть применена методика решения транспортной задачи линейного программирования с использованием смешанных и динамических приоритетов. Некоторые из задач такого типа решаются как задачи целочисленного программирования.

Довольно полезным и эффективным математическим аппаратом для построения моделей функционирования складских систем, адекватных реальным объектам является статистическое моделирование, т. е. метод статистических испытаний. Этот метод отличается универсальностью, хорошей реализуемостью на ЭВМ и высокой точностью, поэтому он получил широкое распространение для моделирования и оптимизации параметров складов. Возможно применение этого метода и для построения моделей сложных многофазных динамических систем, таких как универсальные базы материально-технического снабжения, грузовые дворы крупных железнодорожных станций, портовые склады.

Сущность метода имитационного моделирования достаточно хорошо изложена в работах. Начальным шагом к созданию имитационной модели является описание реально существующей системы или априори по аналогии с другими сходными объектами с использованием характеристик основных событий. Событие определяется как точка во времени, в которой происходит изменение характеристик системы. Обычно изменения имеют место в тех случаях, когда заканчивается один процесс (или несколько) и начинаются другие. Для получения требуемых результатов моделирования достаточно наблюдать систему в те моменты, когда происходят события. Как правило, целью моделирования такой системы является определение операционных характеристик обслуживающей системы, в том числе пребывание транспорта в очереди на выгрузку, количество транспортных средств в очереди, среднее время ожидания выгрузки или погрузки, среднее время нахождения транспортного средства в системе, простой системы. Операционные характеристики процесса массового обслуживания могут менять свои значения, либо в момент поступления дополнительного требования на обслуживание либо после завершения обслуживания. Моделирование ведется в определенном отрезке времени. Работа начинается с данными, относящимися к нулевому моменту времени и отмечаются соответствующие события на шкале времени в хронологическом порядке. Таким образом, модель функционирует, перепрыгивая от одного события к другому. Иногда такое моделирование называют дискретным. Использование для моделирования ЭВМ и сжатие времени, позволяющее моделировать работу за целый месяц или год в течение нескольких минут машинного времени, делает такой метод моделирования транспортно-складских систем достаточно эффективным, но только для отдельных параметров и участков. Вопросы получения исходных данных для моделирования и повышения его точности достаточно широко изложены в работе. При больших возможностях метода имитационного моделирования все же весьма проблематично использование его для оптимизации параметров взаимодействия динамических систем, к числу которых можно отнести сложную систему материалодвижения от поставщика к потребителю, состоящую из подсистем поставщика, транспорта, потребителя и др. Главными параметрами взаимодействия в данном случае могут выступать расходы и время по всей системе.

Задача управления запасами, как и задача управления транспортно-складскими системами, также может быть решена различными методами. Наиболее эффективными следует считать методы на основе математического и имитационного моделирования.

Как указывалось ранее, суммарные затраты системы управления запасами состоят из четырех основных составляющих, которые изменяются в зависимости от уровня запаса. Оптимальный уровень запаса соответствует минимуму суммарных затрат. При этом следует отметить, что модель управления запасами не обязательно должна содержать все четыре компоненты, так как некоторые из них могут оказывать незначительное влияние, а их учет чрезмерно усложняет функцию суммарных затрат.

Таким образом, обобщенная модель задачи управления запасами при четырех компонентах представляется достаточно простой. Однако, несмотря на это, существует достаточно большое разнообразие моделей этого класса и методов решения соответствующих задач, базирующихся на различных математических аппаратах: от простых схем дифференциального и интегрального исчисления до — сложных алгоритмов динамического и других видов математического программирования. Это объясняется прежде всего характером спроса на материалы, который может быть детерминированным (достоверно известным) или вероятностным, т. е. носящим случайный характер (задаваемым плотностью вероятности).

В известных моделях управления запасами детерминированный спрос принимают статическим, в случае, когда интенсивность потребления остается неизменной во времени или динамическим, когда спрос неизвестен достоверно и изменяется в зависимости от времени. Вероятностный спрос может быть стационарным, когда функция плотности вероятности спроса неизменна во времени, и нестационарным, когда функция плотности вероятности спроса изменяется во времени.

В реальных условиях детерминированный статический спрос встречается редко, и его следует рассматривать как простейший. Ближе к реальным условиям является вероятностный нестационарный спрос. Однако с точки зрения математики модель с таким спросом значительно усложняется и особенно при увеличении рассматриваемого периода времени.

Анализ моделей, в зависимости от спроса, позволяет сделать вывод, что сложность их математического аппарата возрастает по вектору от детерминированного статического к динамическому и далее к вероятностному стационарному и нестационарному. На этом векторе сложности можно выделить условно три уровня сложности моделей по сложности функции спроса. Первый уровень предполагает, что распределение вероятностей спроса стационарно во времени, и, следовательно, функция распределения вероятностей, описывающая спрос во всех исследуемых периодах времени, неизменна. Это модель, в которой не учитываются колебания спроса.

Модели второго уровня учитывают изменения спроса в различные интервалы времени. Потребности в каждом интервале описываются средней величиной спроса, а не функцией распределения. Это упрощает модель, но при этом не учитывается элемент риска. Однако такое упрощение с некоторым огрублением все же позволяет исследовать колебания спроса в различные периоды, который вследствие аналитических и вычислительных трудностей нельзя учесть в вероятностных моделях.

В моделях третьего уровня не учитываются как изменения спроса, так и фактор риска. Спрос в течение любого отрезка времени принимается равным среднему значению необходимого спроса по всем рассматриваемым периодам. В результате такого упрощения интенсивность спроса оценивается как постоянная. На выбор типа модели, кроме спроса, могут оказывать влияние такие факторы, как :

1. Срок выполнения заказа и его запаздывание. Эта величина может быть как детерминированной, так и случайной.

2. Пополнение запаса, мгновенное или непрерывное. Мгновенное — подразумевает поставку всего заказа одной партией, как правило, от внешнего поставщика. Непрерывное — подразумевает выполнение заказа в течении какого то промежутка времени или пополнение производится постоянно с определенной интенсивностью.

3. Период времени определяет интервал, в течение которого производится регулирование уровня запаса. Период принимается конечным или бесконечным.

4. Номенклатура грузов может оказать существенное влияние особенно для моделей функционирования складской системы при использовании её несколькими клиентами (арендаторами).

В этом случае, кроме вопросов оптимизации функционирования, возникает вопрос эффективности использования грузоподъемного оборудования, так как склад может быть разделен на секции с совершенно различным их использованием как по номенклатуре грузов, так и по технологии.

Возможно влияние и других факторов на выбор типа известных или разработке новых моделей, образование складских запасов. Важность и степень влияния этих факторов на процессы функционирования складских систем может быть оценена на основе разработки новых подходов к оптимизации и выборе критериев оптимизации, особенно при эксплуатации существующих складских систем.

В развитии вопроса моделирования транспортно-складских процессов следует отметить работы Смехова А. А., Маликова О. Б., зарубежных авторов Таха Х., Хедли Дж. и Уайтин Т., Петерсона Р. и Сильвера Е. Некоторые вопросы моделирования задач управления запасами освещены в работах. Следует отметить, что в работе рассмотрены некоторые модели складских систем шахт, рудников, карьеров с целью определения, главным образом, оптимальных параметров складов, а в работе преобладает экономическая направленность моделей простейших задач управления запасами.

Анализ известных методов моделирования и моделей, используемых для управления запасами и определения параметров транспорта и складов, показал, что они достаточно хорошо описывают процессы складирования накопления, транспортирование с оптимизацией их параметров при существенных упрощениях взаимодействия различных звеньев транспортно-складских систем.

Для моделирования работы транспортно-складских систем в условиях неустойчивых стохастических грузопотоков необходим более дифференцированный подход к исследованию и оптимизации процессов отдельных звеньев и участков систем для дальнейшей интеграции результатов по общему критерию.

1.4 Оптимизация параметров складов и эффективность использования оборудования

Известно, что в затратах на складирование грузов стоимость складских зданий и сооружений занимает значительное место и достигает иногда 40−60% от общих затрат по зоне хранения. Поэтому одной из основных задач, решаемых при создании складов, является выбор оптимальных параметров или наиболее полное использование площадей и объемов существующих и уже эксплуатируемых складов. Для этого необходимо знать, учитывать и правильно использовать закономерности изменения и взаимосвязи параметров склада, грузовой складской единицы, оборудования зоны хранения, средств механизации погрузочно-разгрузочных работ и др.

Концептуальный подход к решению некоторых задач по указанной проблеме, в частности: по складам штучных грузов рассмотрены в работах Маликова О. Б. Смехова А.А., Пертена Ю. А.; для складов на транспорте в работах Гриневича Г. П., Демичева Г. М. и др. Так, в работе приведены результаты исследований объемно-планировочных компоновок для складов тарно-штучных грузов в зависимости от используемого оборудования, даны методики расчета площадей, объемов зон хранения и вспомогательных зон. Рассмотрены методы оптимизации отдельных участков и зон склада, а также ряд других важных вопросов, возникающих при проектировании складов тарно-штучных грузов.

Широкий спектр вопросов по проблеме планировки и оптимизации параметров складов рассмотрены в работах. Отмечается, что на эффективность использования площадей и объемов складов существенное влияние оказывает тип и вид подъемно-транспортного и другого оборудования. Так использование объема склада при применении различных способов хранения и переработки тарно-штучных грузов характеризуется следующими показателями:

· при штабелирования вручную 10%,

· при использовании электропогрузчиков 20−25%,

· мостовых кранов-штабелеров со стеллажами 30−35%,

· стеллажных штабелеров с однорядными стеллажами 55−65%,

· двухрядными стеллажами 65−70%,

· с передвижными стеллажами 75−80%

Использование стеллажей способствует повышению сохранности грузов и позволяет механизировать и автоматизировать процесс складской их переработки. Кроме того, снижается стоимость переработки на 35−40%; повышается производительность труда в 1,3−1,5 раза; а применение телескопических вилочных захватов на 15−20% улучшает использование площади склада. При увеличении высоты склада, например, с 6 до 12,5 м себестоимость 1 м³ склада уменьшается до 40%.

Положительным и весьма эффективным со всех точек зрения является широкое применение технических средств автоматизации управления погрузочно-разгрузочными машинами и установками. Результаты исследований и методики их использования освещены в работах. Вопросы автоматизации адресования управления группой ПТМ рассмотрены в работе, а вопросы АСУ на промышленном транспорте в работах.

Рассматривая общую тенденцию развития складов и складского хозяйства, следует отметить, что в 70−80 годах институт «Промтрансминпроект» и другими специализированными организациями разработаны проекты складов различного профиля и в том числе высотных для тарно-штучных грузов с достаточно высоким уровнем механизации. Просматривается тенденция к увеличению высоты складирования грузов до 30 м и более, что позволяет экономить площадь при увеличении объема склада и снижении капитальных затрат на 1 т хранимого груза. Однако увеличение высоты складирования ограничивается выпуском соответствующего оборудования. Широкое распространение получили краны-штабелёры различных типов, позволяющие автоматизировать наиболее трудоемкие складские операции. Совершенствуется стеллажное оборудование, тара, технология пакетирования. Все эти изменения позволили поднять склады тарно-штучных грузов на новый технический уровень.

Луганским научно-исследовательским и проектно-конструкторским институтом «Луганскгипрошахт» разработаны высокомеханизированные транспортно-складские комплексы для хранения, погрузки угля и продуктов, получаемых в результате его обогащения, для шахт и обогатительных фабрик.

Эти комплексы отличаются использованием современных технологий складирования, перемещения и погрузки-выгрузки сыпучих и навалочных материалов с использованием современного оборудования и средств механизации. Так, например, вместо традиционных складов-накопителей угля со штабельным способом хранения применены бункерные эстакады. Это позволяет автоматизировать процесс их загрузки и выгрузки, автоматизировать погрузку железнодорожных вагонов, увеличить высоту складирования и уменьшить площадь склада, улучшить экологию и получить ряд других преимуществ.

Однако, несмотря на существенный сдвиг в сторону совершенствование складов, складского оборудования и методов расчета, многие решения ещё далеки от совершенства. Так, при выборе объемно планировочных решений не всегда используется системный подход, который позволяет учитывать взаимосвязь между отдельными параметрами и процессами склада. Не всегда достаточно объективны критерии оптимальности, по которым оцениваются параметры склада, особенно в условиях новых производственно-экономических отношений. Вопросы автоматизации транспортно-складских процессов и управление базируются на уже устаревшей материальной базе. Появление нового поколения ЭВМ позволяет совершенствовать технологию функционирования транспортно-складских систем.

Таким образом, можно сделать вывод, что существующие в настоящее время методы расчета необходимого количества и объема складов, или оценки эффективности их использования зачастую не дают оптимального решения для условий с неустойчивыми стохастическими грузопотоками. Такое решение может быть получено путем применения экономико-математических методов и, в частности, теории вероятностей, теории запасов и массового обслуживания, динамического программирования на основе теории логистических систем.

1.5 Транспорт и транспортное обслуживание

Склад или складская система являются местом зарождения грузопотока для транспортной сети или его конечным пунктом. Поэтому связь и взаимное влияние склада на транспорт и наоборот в значительной степени определяют технологию функционирования склада и его параметры, а также технологию работы транспорта, и особенно железнодорожного. Такое влияние особенно заметно на крупных машиностроительных, металлургических заводах, заводах строительных материалов, крупных базах материально-технического снабжения, когда имеют место значительные грузопотоки и потоки транспортных средств.

Технологическая связь работы складов, грузовых фронтов предприятия, промышленного ж.д. транспорта и станции примыкания, как принято, регулируется единым технологическим процессом: (ЕТП) работы подъездного пути и станции примыкания. Эффективность работы по ЕТП при относительно равномерной работе предприятия не вызывает сомнения. Работа промышленного ж.д. транспорта во взаимодействии с магистральным рассматривается в работах Акулиничева В. М., Шмулевича М. И., Дерибаса А. Т., Смехова А. А., Повороженко В. В., Правдина Н. В., Дегтяренко В. И., Козлова И. Т. и других ученых. Спектр рассматриваемых в этих работах вопросов достаточно широк. Он охватывает в различной степени и рассматриваемые в настоящей работе вопросы оптимизации транспортных средств, временных параметров взаимодействия транспортных машин и складов, применения методов исследования операций для решения оптимизационных задач взаимодействия станций примыкания с автотранспортом и др. Не вдаваясь в детальный анализ вышеуказанных работ, следует отметить, что вопросы транспортного обслуживания рассматриваются либо с позиций государства как бывшего монополиста в планировании и организации транспортно-складских потоков, либо с позиций транспортных организаций, т. е. железной дороги, организаций промышленного ж.д. транспорта и реже с позиций самих предприятий или заказчиков и как правило в ограниченных пределах предприятие — станция примыкания. Это обстоятельство существенно снижает возможности использования известных методов и моделей потребителями и поставщиками для самостоятельного решения вопросов оптимизации транспортного обслуживания на всей цепи движения материалопотока, и особенно в условиях рыночных отношений при стохастическом характере снабжения и сбыта.

Вопросам взаимодействия различных видов транспорта, в том числе и автомобильного, которые в той или иной мере взаимодействуют со складами, образуя транспортные системы, посвящено достаточно много работ как у нас, так и за рубежом. Среди них следует отметить работы Моисеенко Г. Е., Ловецкого С. Е., Авена О. И., Резера С. М., Правдина Н. В. и др., в которых рассматриваются работы моделирования транспортных систем представленных в виде сети, задачи оптимизации независимых и взаимозаменяемых транспортных одно и многопродуктовых потоков, задачи маршрутизации и составления графиков при взаимодействии различных видов транспорта.

Следует отметить, что в этих работах поставленные задачи взаимодействия и оптимизации определенных параметров транспортных потоков на сети решается с позиции планирования и управления однородными и многопродуктовыми потоками.

Предложенные математические модели и методы наиболее эффективны при решении больших, глобальных задач, когда есть возможность и необходимость в построении сетей значительных размеров, что в свою очередь возможно при плановом народном хозяйстве с достаточно устойчивым контингентом поставщиков и потребителей, а также с устойчивыми связями. Кроме того, в этих моделях склады и складские комплексы как технологическое звено транспортного процесса представляется в упрощенном виде или не учитывается вообще, хотя расходы на транспорт при выполнении транспортно-складских операций внутри предприятия составляют 12−18% себестоимости продукции. Это говорит о том, что в моделях транспортно-складских систем транспорт склада должен представляться отдельным звеном с оптимизацией его параметров и тем более, когда заказчиком модели является конкретный потребитель, для которого важны расходы по конкретной цепи продвижения грузов от поставщика. Глобальные же задачи оптимизации потоков на сети его интересуют в значительно меньше степени.

Вопросам теории транспортного процесса применительно к автомобильному транспорту уделено большое внимание в работах Воркута А. И., Брайловского Н. О. и других авторов.

Среди зарубежных авторов, работы которых посвящены теории и практике моделирования транспортных систем, следует отметить Пясецкого С., Гловера Ф., Масуда А. С. и др. ученых. Диапазон задач, рассмотренных в этих работах, достаточно широк, но вопросы взаимодействия транспорта склада с другими видами транспорта и оптимизации его параметров освещены и учтены недостаточно.

Анализ работы транспорта предприятий различного профиля показал, что при неравномерной работе предприятия, а следовательно складов сырья и готовой продукции, в условиях неустойчивых производственно-экономических связей, возможны значительные издержки вследствие перепростоя транспортных средств на грузовых фронтах, нарушения графиков подачи и уборки транспортных средств, недоиспользование и по другим причинам усложняет планирование и управление, снижает эффективность использования транспорта. Планирование и управление работой транспорта относится к информационным технологиям, но оказывает значительное влияние на экономические показатели его использования. Вопросы развития информатики на транспорте, в том числе и на промышленном, рассматриваются в работах Шмулевича М. И., Глушкова В. М., Гриценко В. И., Понченко А. А., Богемского и др.

Большое внимание в этих работах уделено методам повышения качества управления железнодорожным и промышленным транспортом, новым технологиям создания баз данных и локальных сетей, предложены модели на базе имитационных моделей для решения практических задач планирования и управления работой транспортно-технологических комплексов. В работах рассмотрена система, обеспечивающая автоматизированный расчет и оптимизацию основных показателей технологического процесса работы промышленного железнодорожного транспорта и станции примыкания. Суть метода заключается в использовании модели подъездного пути в виде графа и диалога с ЭВМ по предлагаемому меню. Система позволяет пересчитывать и анализировать различные варианты и основные показатели работы подъездного пути, вплоть до суточного режима, по входящему грузопотоку. Основной функцией системы является анализ экономических показателей для различных форм транспортного обслуживания и выбор оптимальной из них.

Как показывает анализ возможностей этой системы, она достаточно эффективна при разработке планов транспортного обслуживания на определенный период, поскольку базируется на затратных показателях, таких как: расходы по транспортному цеху, содержание железнодорожных путей, и т. д. Эти показатели не являются оперативными, которые можно использовать в каждый момент времени для оперативного управления транспортным процессом. Кроме того, в системе рассматриваются грузовые фронты, как конечные этапы грузопотока и не учитывается дальнейшее прохождение материалов через склад.

Поэтому для оперативного планирования управления позволяющего оперативно, т. е. в любой момент времени проконтролировать ход процесса материалодвижения, состояния и местонахождения транспортных средств в транспортно-складской системе необходима разработка локальной сети транспортно-складской системы предприятия, экспертной системы реального времени и управляющего алгоритма. Это даст возможность предприятию любой формы собственности и подчиненности самостоятельно выбирать, управлять и контролировать процесс материалодвижения по важному для него критерию.