Дорош Василь Михайлович. Оптимізація транспортно-технологічних схем доставки тарно-поштучних швидкопсувних вантажів

Краткое описание

Дорош Василь Михайлович. Оптимізація транспортно-технологічних схем доставки тарно-поштучних швидкопсувних вантажів.- Дис. канд. техн. наук: 05.22.01, Нац. трансп. ун-т. - Київ, 2014.- 175 с.

Міністерство освіти і науки України Національний транспортний університет
На правах рукопису
Дорош Василь Михайлович
УДК 656.027
ОПТИМІЗАЦІЯ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГІЧНИХ СХЕМ ДОСТАВКИ ТАРНО-ПОШТУЧНИХ ШВИДКОПСУВНИХ ВАНТАЖІВ
05.22.1 - транспортні системи
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук
Науковий керівник Вільковський Євстафій Костянтинович,
к.т.н., доцент
Київ-2014
ЗМІСТ
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ 4
ВСТУП 5
РОЗДІЛ 1 СТАН ПИТАННЯ В ТЕОРІЇ І ПРАКТИЦІ 11
1.1 Аналіз досліджень складних транспортно-технологічних систем 11
1.2 Вибір парку транспортних засобів для забезпечення транспортно- технологічної схеми 20
1.3 Критерії ефективності транспортно-технологічних схем 26
1.4 Використання міжопераційних запасів та укрупнення матеріального потоку 31
1.5 Висновки до розділу 32
РОЗДІЛ 2 ТЕОРЕТИЧНІ ЗАСАДИ ДИСКРЕТНОГО МОДЕЛЮВАННЯ
ТА ОПТИМІЗАЦІЇ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГІЧНИХ СХЕМ 34
2.1 Загальна методика досліджень 34
2.2 Становлення структури транспортно-технологічної схеми 43
2.3 Міжопераційні часові зв’язки 54
2.4 Висновки до розділу 59
РОЗДІЛ 3 ОБҐРУНТУВАННЯ СТРУКТУРИ ПАРКУ АВТОМОБІЛІВ
ДЛЯ ОБСЛУГОВУВАННЯ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГІЧНИХ СХЕМ . 60
3.1 Схеми доставки вантажів на маятникових маршрутах 60
3.2 Моделювання транспортно-технологічних схем доставки вантажів при змінній фактичній вантажності автомобілів на кільцевих маршрутах 66
3.3 Розв’язання задачі за умов випадкового попиту 81
3.4 Висновки до розділу 82
РОЗДІЛ 4 ІМІТАЦІЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГІЧНИХ СХЕМ 84
4.1 Методика визначення тривалості елементарної логістичної операції .. 84
4.2 Визначення фактичних значень середніх технічних та експлуата¬ційних швидкостей 87
4.3 Імітаційна модель матеріальних потоків 89
4.4 Алгоритм оптимізації структури моделі 95
4.5 Тривалість доставки вантажів 103
4.6 Перевезення на розвізних маршрутах 115
4.7 Параметричні ряди оптимальних транспортно-технологічних схем .. 119
4.8 Висновки до розділу 126
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 128
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 130
ДОДАТКИ 143
ДОДАТОК А Фрагмент розрахунку ТТС в MS Excel 144
ДОДАТОК Б Розрахунок оптимальної схеми за критерієм мініма¬льних логістичних витрат в MS EXCEL 146
ДОДАТОК В Розрахунок тривалості доставки за випадкового
характеру тривалостей операцій в MS Excel 149
ДОДАТОК Г Вид підпрограми блоку умов для імітаційного
моделювання потоків в ТТС в середовищі Simulink 153
ДОДАТОК Д Вид підпрограми, що відображає блок розгалужен-ня/сполучення для імітаційного моделювання потоків в
ТТС в середовищі Simulink 154
ДОДАТОК Е Вид підпрограми блоку вхідних параметрів для імітаційного
моделювання потоків в ТТС в середовищі Simulink 155
ДОДАТОК Ж Розрахунок ТТС доставки хлібобулочних виробів в MS Excel..156 ДОДАТОК И Роздрук програми і її модуля для імітаційного моделювання
матеріальних потоків в середовищі Borland Pascal 158
ДОДАТОК К Результати статистичної обробки даних про тривалість опе¬рацій навантаження автомобіля вантажністю 3,5 т 167
ДОДАТОК Л Акти впровадження 169
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ
АТЗ - автотранспортний засіб АТП - автотранспортне підприємство БВП - блок вхідного потоку БКП - блок керування потоками БО - блок обмежень БУ - блок умов
ЕЛО - елементарна логістична операція
ЛВ - логістичні витрати
ЛС - логістична система
ЛЦ - логістичний центр
МП - матеріальний потік
МЕ - матеріальний елемент
РЦ - розподільчий центр
Р/С - розгалуження/сполучення потоків
П - позиціонування потоків
ПТБ - предметно-технологічний базис
С/П - сповільнення/пришвидшення потоку
ТТС - транспортно-технологічна схема
ШПВ - швидкопсувні вантажі
Актуальність теми. Розвиток підприємств, які виготовляють продук¬ти харчування, передбачає збільшення обсягів постачання, відповідно до зростання попиту наявних споживачів, а також географічне розширення сфери збуту. Зазвичай цього неможливо зробити без збільшення провізної спроможності рухомого складу парку автотранспортних засобів. Однак, збі¬льшення чисельності, або годинної продуктивності (за рахунок поповнення парку) автотранспортних засобів не дає пропорційного ефекту, бо обмежен¬ня на використання автомобілів накладають чинні транспортно-технологічні логістичні схеми, такі як: особливості транспортної мережі, розмір гурту, особливість пакування, складування. Якщо концентрація виробництва тттви- дкопсувних вантажів набуває більших масштабів, то це зумовлює необхід¬ність розширити територію їх споживання, а отже - використовувати склад¬ніші канали збуту й обґрунтовані транспортно-технологічні схеми.
З іншого боку, проблема збільшення вантажопотоків від підприємств харчової галузі полягає в обґрунтуванні схем матеріальних потоків, які б за-безпечували найшвидшу доставку з найменшими втратами. Якісна доставка продуктів, які швидко псуються, кінцевому споживачеві є виробничою зада¬чею, яка в повному обсязі стосується усіх суб’єктів логістичного ланцюга: від виробника до роздрібного продавця. Мова йде, переважно, про продукти харчування. Їх усіх об’єднує, насамперед, головний критерій якості поста¬чання кінцевому споживачеві - тривалість, при дотриманні необхідних фі¬зичних умов. Однак на практиці, під впливом певних бізнес-процесів скла¬лися усталені транспортно-технологічні системи, та розвиваються нові, які не цілком відображають інтереси усіх учасників процесу постачання та на¬званого критерію. Особливо це стосується транспортування та складської інфраструктури, саме через які значно зростають логістичні витрати на пе¬ревезення швидкопсувних вантажів. Виникає суперечність: підвищення яко¬сті послуг з постачання продуктів харчування приводить до нелінійного
зростання витрат на це. Коливання попиту на продукти споживання додають додаткових складностей в організації збуту.
Використання у перевезеннях різномарочного рухомого складу, різних за розмірами транспортних пакетів, допоміжних засобів зумовлює непропо¬рційність і несинхронність транспортного процесу. До цього часу не вико¬ристовуються резерви скорочення витрат часу та енергоресурсів, пов'язаних із структурною невпорядкованістю транспортно-технологічних схем. Вико¬ристання методів теорії масового обслуговування та імітаційного моделю¬вання не дають можливості оперативного керування доставкою швидкопсу¬вних вантажів.
Перевізники намагаються домогтися стабільності в обсягах і замов¬леннях. В умовах змінних ринкових умов їм потрібно володіти методологі¬єю оперативної оптимізації транспортно-технологічних схем.
Частка логістичних витрат у собівартості виробництва й постачання продуктів харчування коливається в межах 30-65%. У цій галузі це - об’єктивно необхідний показник, оскільки її споживачі роззосереджені на великій мережі, а продукція вимагає найкоротших термінів збуту, оскільки швидко псується. В окремих випадках, щоб дотриматись умов і часу поста¬чання, виробники харчових продуктів збільшують витрати понад 50% від сукупних [39]. Але й таке збільшення не може цілком усунути втрати про¬дукції. Їх розміри залежать від масштабів виробництва, географії мережі збуту, технології переробки вантажу, транспортної системи та інших чинни¬ків. Для того, щоб зменшити ці втрати до рівня природного убутку - з одно¬го боку, та мінімузувати логістичні витрати - з іншого, актуальним є дослі¬дження впливу транспортно-технологічної схеми постачання продукції, яка швидко псується, на обсяг, структуру її логістичних витрат.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами.
Дисертаційну роботу виконано за планом наукових досліджень у рам¬ках держбюджетної науково-дослідної роботи Національного транспортного університету: “Розробка моделей та методів для оптимізації перевезень па¬сажирів і вантажів на території України— (НДР № 84, держреєстрація 0110U000123).
Мета і задачі дослідження.
Мета дослідження - підвищити ефективність доставки швидкопсув¬них вантажів застосуванням оптимальних транспортно-технологічних схем, за критерієм мінімальних логістичних витрат, при дотриманні допустимих термінів доставки.
Об’ єкт дослідження. Процес доставки тарних поштучних швидкопсу¬вних вантажів.
Предмет дослідження. Залежність показників ефективності процесів доставки швидкопсувних вантажів від структури транспортно-технологічної схеми та властивостей її матеріальної основи.
Задачі дослідження
1. Провести аналітичний огляд попередніх досліджень щодо теоре-тичних засад становлення транспортно-технологічних схем та запропонува¬ти відповідну методику детермінованого розрахунку їх параметрів.
2. Розробити закономірності зміни властивостей транспортно- технологічної схеми доставки швидкопсувних вантажів залежно від її струк¬тури, при застосуванні чинних транспортно-складських технологій і наяв¬них технічних засобів.
3. Розробити методику і виконати структурне та імітаційне моделю-вання транспортно-технологічних схем, визначивши гарантовану тривалість доставки швидкопсувних вантажів, мінімальну кількість автотранспортних засобів різної вантажності.
4. Встановити залежності логістичних витрат від структури транспортно- технологічної схеми та розробити оптимальні за цим показником параметричні ряди і пропозиції щодо їх впровадження.
Методи дослідження. Дослідження, що стосуються теорії дискретних транспортних процесів базуються на основах системного аналізу. Викорис¬тано, також, елементи теорій графів, мережного планування потоків. При розв’язанні деяких сформульованих задач досліджень використовувались методи математичного програмування для пошуку екстремуму цільової фу¬нкції, математичної статистики - при визначенні тривалості окремих логіс- тичних операцій, дослідження операцій і теорії керування запасами - при розробці математичних моделей ланок транспортно-технологічної схеми.
Наукова новизна отриманих результатів. Розвинуто теорію транс¬портних процесів на основі дискретних матеріальних потоків, декомпозиції та синтезу логістичних ланцюгів. Вперше застосовано структурне моделю¬вання при детермінованих термінах виконання логістичних операцій у тран¬спортно-технологічних схемах. Отримало подальший розвиток рішення за¬дачі нелінійної оптимізації логістичних витрат при обмеженнях на викорис¬тані ресурси, та допустимої тривалості доставки вантажів, що дало змогу знизити логістичні витрати. Транспортний процес розглядається у взає¬мозв’язку з виробничою і споживчою сферами, підпорядкований такту ви¬робництва - з одного боку, інтенсивності споживання у роздрібній мережі - з іншого. Вперше розроблена і застосована класифікація логістичних витрат за структурними елементами транспортно-технологічної схеми, що дало змогу отримати їх залежність від такту і структури процесу.
Практичне значення отриманих результатів. Розроблена методика, алгоритми і програми оперативного планування доставки тарно-поштучних швидкопсувних вантажів. Запропоновано параметричний ряд транспортно- технологічних схем перевезення швидкопсувних вантажів. Запропоновано методику оцінювання логістичних витрат у транспортно-технологічних схе¬мах доставки продукції на визначеній географічній території.
Результати оптимізації транспортно-технологічних схем впроваджено на підприємствах ПАТ „Концерн Хлібпром”, ТзОВ „ЗУБРА”, ПП „Укрриба” - у вигляді збутової мережі постачання власної продукції. Впровадження підтведжені відповідними актами, які додані до дисертаційної роботи (дода¬ток Л).
Методика проектування оптимальних транспортно-технологічних схем використовується при виконанні курсових і дипломних проектів сту¬дентів навчально-консультаційного центру Національного транспортного університету у м. Львові.
Особистий внесок здобувача. Наукові положення, розробки та виснов¬ки, наведені у дисертації, є результатом самостійних досліджень автора. Всі теоретичні, методологічні і концептуальні розроблення, наведені у підрозділі „Наукова новизна”, отримані самостійно. В роботах за темою дисертації, вико-наних у співавторстві, особистий внесок здобувача полягає в такому:
1. в роботі [13] автор розробив алгоритм і виконав розрахунки залежностей необіхдної кількості автомобілів від такту;
2. в роботі [14] автор виконав огляд літературних джерел та узагальнив їх аналіз;
3. в роботі [71] автору належить розроблення теоретичних мікромоделей матеріальних потоків елементпрних логістичних операцій, а також приклади роз¬рахунків;
4. в роботі [72] автор виконав розрахунки за побудованими узагальненими моделями транспортно-технологічних схем на маятникових маршрутах, а та¬кож розроблені рекомендації щодо впровадження отриманих результатів;
5. в роботі [73] автор розробив головну структурну модель процесу переве¬зення замороженого і ожолодженого м’яса, виконав декомпозіцію її на часткові моделі;
6. в роботі [74] автору належить розроблення блок-схеми алгоритму іміта¬ційного моделювання, а також розроблення програмного забезпечення до нього;
7. в роботі [75] автор виконав моделювання логістичних витрат залежно від параметрів транспортно-технологічної схеми;
8. в роботі [97] автор взяв участь у проведенні експериментальних дослі- дженнь.
Апробація результатів дисертації. Основні наукові результати дослі¬джень за темою дисертаційної роботи доповідались, були обговорені й за ними було прийнято схвальну оцінку. Ці доповіді анотовані на таких наукових фору¬мах:
VI Міжнародна науково-практична конференція „Маркетинг та логістика в системі менеджменту” (Львів: НУ ,„Львівська політехніка”, 2006);
63-67 науково-практичні конференції науково-педагогічних працівників, ас-пірантів, студентів та структурних підрозділів університету (Київ, НТУ, 2007-2011).
9-а Міжнародна науково-практична конференція "Проблеми підготовки професійних кадрів з логістики в умовах глобального конкурентного се-редовища" (Київ, Національний Авіаційний університет, 2011). Публікації. Основні результати дисертації опубліковані в 7 фахових на¬укових статтях, у тому числі - двох одноосібних та одному міжнарод¬ному виданні.

Список литературы

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
У дисертаційний роботі проведено теоретичне узагальнення і дано но¬ве вирішення наукових задач, що складаються з аналізу та систематизації властивостей предметно-технологічного базису, розроблення структурних моделей, методики та алгоритму їх упорядкування, обґрунтування оптима¬льних транспортно-технологічних схем доставки швидкопсувних вантажів залежно від обсягів їх виробництва.
1. Аналіз показників ефективності транспортно-технологічних схем доставки вантажів показав, що вони є відображенням властивостей пред¬метно-технологічного базису в досить широкому діапазоні. Встановлено зв’язок між процесами виробництва, складування, транспортування й спо¬живання продукції завдяки параметрам будь-яких двох елементарних логістичних операцій в транспортно-технологічній схемі, які були пов’язані аналітичними детермінованими залежностями.
2. В результаті структурного моделювання транспортно-технологічних схем отримана залежність мінімальної гарантованої тривалості доставки швидкопсувних вантажів від такту початкової логістичної операції, яка є кусково-неперервною. На прикладі конкретних транспортно-технологічних схем доставки швидкопсувних вантажів показано, що для найвищої ефек¬тивності потрібно вибирати таку кількість автотранспортних засобів заданої вантажомісткості, яка відповідає значенням інтервалів вхідного такту (виро¬бничої програми), що є критичними. У цьому випадку можна досягнути зниження гарантованої тривалості доставки до 2,8 рази - для молочної про¬дукції, до 7,5 раз - для хлібобулочних, та до 4,5 рази - для м’ясних виробів, залежно від застосованих засобів і загального обсягу збуту при сталій транспортно-технологічній схемі.
3. В роботі отримано імітаційні моделі транспортно-технологічних схем, ключовими елементами яких є розподільчі елементарні логістичні операції. Використовуючи ці моделі, побудовано залежність питомих логіс- тичних витрат на одиницю доставленої продукції від інтенсивності матеріа¬льних потоків, яка не є не монотонно спадною, має розриви і критичні зна¬чення інтенсивності матеріалопотоку, при яких досягаються мінімальні ло- гістичні витрати для заданої транспортно-технологічної схеми. Для однієї і тієї ж транспортно-технологічної схеми зростання інтенсивності матеріало- потоку приводить до зменшення питомих логістичних витрат незначно - до 1%, проте за межами критичних значень аргументів залежність може стриб¬коподібно зростати до 3,5%. Максимальна різниця питомих логістичних ви¬трат для різних транспортно-технологічних схем в межах допустимого діа¬пазону виробничої програми досягає 7,2%.
4. На основі імітаційного моделювання з’ясовано, що в межах певних діапазонів значень програми підприємства існує лише одна оптимальна тра¬нспортно-технологічна схема, для якої транспортні витрати від псування, а також сукупні логістичні витрати є найменшими. Оптимальні за логістич- ними витратами транспортно-технологічними схемами можна з достатнім ступенем наближення вважати також оптимальними і за гарантованою три¬валістю доставки швидкопсувних вантажів.
5. Встановлено, що найбільш придатною щодо забезпечення якості продукції - з одного боку, та широкого інтервалу інтенсивностей споживан¬ня - з іншого, є транспортно-технологічна схема, що включає логістичний центр. При цьому схема характеризується майже постійною якістю доставки (гарантована тривалість не перевищує 7,5 год.), і може успішно використо¬вуватись на інтервалі інтенсивності попиту від 10 до 2500 пакетів/год.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. А. с. 194432 СССР, МКИ G06f. Электронная модель сетевого графика для определения критического пути / В. В. Васильев, А. И. Кузьмичев, А. Г. Тимошенко (СССР). - №1055721/26-24 ; заявл. 07.02.66; опубл. 1967, Бюл. № 8.
2. Артамонова Ю. В. Підвищення ефективності доставки швидкопсувних вантажів автомобілями шляхом мінімізації часу руху від постачальника до споживача / Ю. В. Артамонова, О. Г. Гармаш, Г. В. Хрипуненко // Наук. вісн. ХДМІ. - 2011. - № 1. - С. 110-118.
3. Афанасьев В. Н. Математическая теория конструирования систем управле¬ния / В. Н. Афанаьев, В. Б. Колмановский, В. Р. Носов. - М. : Высшая шко¬ла, 2003. - 432 с.
4. Бабушкин А. И. Построение календарного плана для многомаршрутной за¬дачи трех станков / А. И. Бабушкин, А. Л. Башта, И. С. Белов // Автоматика и телемеханика. - 1976. - № 7. - С. 154-158.
5. Бабушкін Г.Ф. Оперативно-календарне планування доставки дрібно- партіонних вантажів в умовах металургійного виробництва / Г.Ф. Ба¬бушкін, О.Ф. Кузькін // Вісник центрального наукового центру транспорт¬ної академії України. - К., 2000. - №3. - С. 48-50.
6. Бауэрсокс Д. Дж., Клосс Д. Дж. Логистика : интегрированная цепь поста¬вок. □ / Д. Дж. Бауэрсокс. М. : ЗАО “Олимп □-Бизнес”, 2008. - 640 с.
7. Бєляєвський Л. С. Принципи оптимізації структур термінальних автован- тажних систем / Л. С. Бєляєвський, А. А.Сердюк // Вісник Північного нау¬кового центру ТАУ. - 2004. - Вип.7. - С. 22.
8. Бродецкий Г. Л. Моделирование логистических систем. Оптимальные ре¬шения в условиях риска / Г. Л. Бродецкий. - М. : Вершина, 2006. - 376 с.
9. Васильева Е. М. Нелинейные транспортные задачи на сетях / Е. М. Васильева, Б. Ю. Левит, В. Н. Лившиц - М. : Финансы и статистика, 1981. - 138 с.
10. Васильев В. В. Развитие теории математического моделирования задач
оперативного оптимального планирования на базе создания квазианалого- вых математических моделей / В. В. Васильев, Г. Е. Пухов, А. Н. Клепико¬ва, А. И. Кузьмичев // - М. : ГКНТ СССР, 1965. - С. 8.
11. Васильєв В. В. Табличний аналог електронних моделей завдань потокової оптимізації / В. В. Васильєв, О. Г. Додонов, А. І. Кузьмичов // Електроніка та системи управління. - 2008. - №4(18). - С.115-121.
12. Вентцель Е.С. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения / Е.С. Вентцель, Л.А. Овчаров - М. : Высшая школа, 2000. - 383 с.
13. Вільковський Є. К. Методика визначення необхідної кількості автотранспорт¬них засобів на маятникових маршрутах / Є. К. Вільковський, М. С. Оліскевич,
В. М. Дорош // Вісник НТУ. - 2006. - №13. - Ч.2. - С. 68-72.
14. Вільковський Є. К. Тенденції впровадження інтермодальних перевезень / Є. К. Вільковський, Р. В. Зінько, О. М. Маковейчук, В. М. Дорош // Проек¬тування, виробництво, експлуатація автотранспортних засобів та авто¬поїздів. - Львів. : НКЦ НТУ, № 19, - 2011. - С. 25-30.