Оптимізація параметрів транспортних засобів в мультимодальних системах доставки вантажів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Одеський національний морський університет

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Спеціальність 05.22.01 - Транспортні системи

Оптимізація параметрів транспортних засобів в мультимодальних системах доставки вантажів

Сторожев Володимир Валентинович

Одеса - 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі «Менеджмент і маркетинг» Одеського національного морського університету Міністерства освіти і науки України (м. Одеса).

Науковий керівник:

доктор економічних наук, професор Постан Михайло Якович, завідувач кафедри «Менеджмент і маркетинг» Одеського національного морського університету Міністерства освіти і науки України (м. Одеса)

Офіційні опоненти

доктор технічних наук, професор Шибаєв Олександр Григорович, завідувач кафедри „Морські перевезення” Одеського національного морського університету Міністерства освіти і науки України (м. Одеса)

кандидат технічних наук Леснік Олександр Семенович, директор Науково-дослідницького проектно-конструк-торського інституту морського флоту України Міністерства транспорту і зв'язку України (м. Одеса)

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради к.т.н., доцент Е.П. Лукаш

Аннотация

транспортний мультимодальний перевезення доставка вантаж

Сторожев В.В. Оптимизация параметров транспортных средств в мультимодальных системах доставки грузов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.01 - Транспортные системы. - Одесский национальный морской университет, Одесса, 2008.

Диссертация посвящена теоретическим и прикладным проблемам оптимизации технико-эксплуатационных параметров транспортных средств, обеспечивающих доставку груза в интермодальных перевозках, как в детерминированной постановке, так и в условиях неопределенности и риска.

Проведен анализ технических и коммерческих предпосылок возникновения мультимодальных и интермодальных перевозок, выявлены особенности их организации, определены функции и задачи оператора интермодальных перевозок, проанализировано существующее международное законодательство, регламентирующее интермодальные перевозки. Выявлена роль государственной поддержки в развитии интермодальных перевозок и международной торговли. Отмечено, что либерализация транспортного сектора благоприятствует развитию интермодальных перевозок, поскольку дает возможность оператору выбирать субподрядчиков и партнеров на коммерческой основе.

Сформулированы условия, обеспечивающие эффективность мультимо-дальных перевозок. Проанализирован Западноевропейский опыт разработки проектов создания мультимодальных транспортно-логистических систем доставки грузов и дана классификация возможных типов проектов создания и развития мультимодальных систем.

Обоснована целесообразность и необходимость использования для постановки задачи оптимизации технико-эксплуатационных параметров транспортных средств в мультимодальных системах идей и методов теории геометрического программирования. В терминах этой теории сфомулирована и решена задача определения оптимальных значений грузоподъемностей и скоростей транспортных средств и их численностей на разных участках транспортной цепи доставки груза. Дана обобщенная постановка транспортной задачи линейного и нелинейного программирования, включающая оптимизацию параметров транспортных средств, занятых на разных схемах перевозки. Оптимизационные задачи сформулированы по двум критериям оптимизации: «минимум суммарных расходов на перевозку» и «минимум времени доставки груза» по всей транспортной цепи.

Разработаны вероятностные модели работы мультимодальных систем, учитывающие факторы неопределенности и риска, сопутствующие процессам перевозки и перевалки груза, основанные на методах теории массового обслуживания и теории запасов.

Рассмотрены проблемы организации информационного обеспечения интермодальных перевозок.

Ключевые слова: мультимодальные системы, интермодальные перевозки, мультимодальная транспортная цепь, оптимизация параметров транспортных средств, геометрическое программирование, параметрическая транспортная задача, оптимизация распределения грузопотоков, взаимодействие транспорта в перевалочных пунктах.

Анотація

Сторожев В.В. Оптимізація параметрів транспортних засобів в мультимодальних системах доставки вантажів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.22.01 - Транспортні системи. - Одеський національний морський університет, Одеса, 2008.

Дисертація присвячена теоретичним і прикладним проблемам оптимізації техніко-експлуатаційних параметрів транспортних засобів, що забезпечують доставку вантажу в інтермодальних перевезеннях, як в детермінованій постановці, так і в умовах невизначеності і ризику.

Проведений аналіз технічних і комерційних передумов виникнення мультимодальних і інтермодальних перевезень, виявлені особливості їх організації, визначені функції і задачі оператора інтермодальних перевезень, проаналізовано існуюче міжнародне законодавство, що регламентує інтермодальні перевезення. Виявлена роль державної підтримки в розвитку інтермодальних перевезень і міжнародної торгівлі. Відмічено, що лібералізація транспортного сектора сприяє розвитку інтермодальних перевезень, оскільки дає можливість операторові вибирати субпідрядників і партнерів на комерційній основі.

Сформульовані умови, що забезпечують ефективність мультимодальних перевезень. Проаналізований Західноєвропейський досвід розробки проектів створення мультимодальних транспортно-логістичних систем доставки вантажів і дана класифікація можливих типів проектів створення і розвитку мультимодальних систем.

Обґрунтована доцільність і необхідність використання для постановки завдання оптимізації техніко-експлуатаційних параметрів транспортних засобів в мультимодальних системах ідей і методів теорії геометричного програмування. В термінах цієї теорії сформульована і вирішена задача визначення оптимальних значень вантажопідйомностей і швидкостей транспортних засобів і їх чисельностей на різних ділянках транспортного ланцюга доставки вантажу. Дана узагальнена постановка транспортної задачі лінійного і нелінійного програмування, яка включає оптимізацію параметрів транспортних засобів, зайнятих на різних схемах перевезення. Оптимізаційні задачі сформульовані по двох критеріях оптимізації: «мінімум сумарних витрат на перевезення» і «мінімум часу доставки вантажу» по всьому транспортному ланцюгу.

Розроблені імовірнісні моделі роботи мультимодальних систем, що враховують чинники невизначеності і ризику, супутні процесам перевезення і перевалювання вантажу, засновані на методах теорії масового обслуговування і теорії запасів.

Розглянуті проблеми організації інформаційного забезпечення інтермодальних перевезень.

Ключові слова: мультимодальні системи, інтермодальні перевезення, мультимодальний транспортний ланцюг, оптимізація параметрів транспортних засобів, геометричне програмування, параметрична транспортна задача, оптимізація розподілу вантажопотоків, взаємодія транспорту в перевалочних пунктах.

The summary

Storozhev V.V. Optimization of transport units parameters in multimodal systems of cargo delivery. - Manuscript.

Thesis on competition of a scientific degree of the candidate of technical science on a speciality 05.22.01 - Transport Systems. - Odessa National Marine University, Odessa, 2008.

The thesis is devoted to theoretical and applied problems of optimal finding of technical-operating parameters of transport units supplying delivery of a cargo in intermodal transport, both under determined conditions and under uncertainty and risk.

The analysis of technical and commercial premises of originating multimodal and intermodal transport is done, the features of their organization art detected, the functions and problems of the intermodal operator are determined, the international legislation regulating intermodal transport is parsed existing. The role of state support in development of intermodal transport and international trade is analyzed. It is noted that the liberalization of transport sector favors to development and growth of intermodal transport as enables operator to select the subcontractors and partners on a commercial ground.

The conditions supplying effectiveness of multimodal transport are formulated. The Western-European expertise of mining of the projects of creation of multimodal transport-logistic systems of cargo delivery is parsed and the classification of possible types of the projects of creation and development of multimodal systems is given.

The expediency and necessity of usage for a formulation of optimization of technical-operating parameters of transport units in multimodal systems of ideas and methods of geometrical programming theory are justified. In the terms of this theory the problem of determination of optimal values of hold capacities, velocities of transport units, and their numbers in the different parts of multimodal transportation system is formulated and solved. The generalized statement of transportation problem in the field of linear and non-linear programming is done which includes the optimization of transport units' technical-operating parameters. The optimization problems are formulated by two most important objective functions: “the minimum of total transportation costs for cargo delivery” and “the minimum of total delivery time of cargo” for all transportation chain.

The probabilistic models of multimodal systems taking into account the uncertainty and risk factors based on the queuing and storage theories methods are developed and analyzed.

The problems of organization of informational support for intermodal transport are analyzed.

Keywords: multimodal systems, intermodal transport, multimodal transport chain optimization of transport units parameters, geometrical programming, parametric transportation problem, optimization of cargo flows distribution, interchange of transport units at points of transshipment.

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми дослідження. Глобалізація виробництва, лібералізація торгівлі і виникнення регіональних торгових блоків, а також використання досягнень науково-технічного прогресу на транспорті привели до зростання ролі і складності міжнародних транспортно-логістичних функцій, координації виробничих, торгових і транспортних процесів. Наслідком цього з'явився перехід від традиційної практики перевезення від пункту до пункту (наприклад, від порту до порту) до системи крізного перевезення, тобто від пункту виробництва товару до пункту його кінцевого призначення. Практична реалізація такої концепції організації перевезень пов'язана з виникненням і розвитком мульти- або інтермодальних перевезень. У таких перевезеннях переміщення вантажу з однієї країни в іншу, принаймні, двома видами транспорту виконується за одним договором і контролюється так званим оператором інтермодальних перевезень вантажів, виступаючим як принципал і що бере на себе відповідальність за договір.

З технічної точки зору можливість організації интермодальных перевезень з'явилася в результаті широкого використання прогресивних транспортно-технологічних систем доставки вантажу, в першу чергу контейнерної, укрупнення вантажного місця.

Розвиток інтермодальних перевезень в Україні дозволить запобігти тенденціям її відтиснення від євроазіатських транспортних комунікацій і низького використання її транзитного потенціалу.

Питанням вдосконалення організації змішаних перевезень і управління ними присвячені праці провідних фахівців в даній області, таких як В.З. Ананьіна, О.О. Бакаєв, Л.Д. Ветренко, В.К. Доля, А.В. Комаров, Є.Д. Крушкин, І.О. Лапкіна, О.С. Леснік, О.Р. Магамадов, С.В. Мілославська, І.В. Морозова, В.Я. Негрей, Г.І. Нечаєв, К.І. Плужников, М.Я. Постан, Н.В. Правдін, С.М. Резер, О.О. Смехов, О.Г. Шибаєв, Ю.М. Цветов і інших вчених.

В той же час практика використання інтермодальних перевезень висуває нові складні завдання, що стосуються вдосконалення методів оптимізації технико-експлуатаційних параметрів транспортних засобів, обслуговуючих транспортно-логістичні системи доставки вантажів, а також поліпшення взаємодії транспортних потоків в пунктах перевалювання вантажів, як в детермінованих постановках, так і в умовах невизначеності і ризику.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота відповідає вимогам Закону України «Про комплексну програму утвердження України як транзитної держави у 2002-2010 роках», а також ухвали Кабінету Міністрів України «Про затвердження Програми створення та функціонування національної мережі міжнародних транспортних коридорів в Україні». Вона виконувалася в рамках досліджень, що проводяться на кафедрі «Менеджмент і маркетинг» Одеського національного морського університету по темах «Основні напрямки удосконалення системи управління якістю на підприємствах морського транспорту», «Удосконалення організації ефективності управління інтермодальними системами» (№ держреєстрації 0106U001629).

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційного дослідження є вдосконалення методичних основ оптимізації техніко-експлуатаційних параметрів транспортних засобів, що беруть участь в мультимодальних перевезеннях, на основі принципів логістики в детермінованій постановці, а також в умовах невизначеності і ризику.

Відповідно до мети дослідження в дисертації поставлені і вирішуються наступні завдання:

аналіз технічних і організаційних передумов виникнення і розвитку мультимодальних перевезень;

розробка вимог, що пред'являються до проектів створення мультимодальних систем доставки вантажів;

аналіз недоліків існуючих методів до оптимізації параметрів мультимодальних систем;

постановка і розробка методу рішення задачі оптимізації розташування пунктів перевалювання вантажів в мультимодальній системі;

розробка методу оптимізації параметрів транспортних засобів, обслуговуючих мультимодальну систему, з використанням методів геометричного програмування в детермінованій і імовірнісній постановках;

розробка алгоритму рішення задачі сумісної оптимізації параметрів транспортних засобів і розподілу вантажопотоків в мультимодальній системі, включаючи випадки проміжного перевалювання вантажів;

побудова імовірнісних моделей роботи мультимодальних систем з використанням прямого і складського варіантів перевантаження вантажу в перевалочних пунктах і їх аналіз.

Об'єкт і предмет дослідження. Об'єктом дослідження є мультимодальні перевезення. Предметом дослідження є методи визначення оптимальних параметрів мультимодальних систем доставки вантажів.

Методи дослідження. Теоретичною і методологічною основою дослідження є методи прикладного системного аналізу, теорія логістики, теорія організації і управління роботою окремих видів транспорту і транспортних систем і мереж. Використовувалися також Закони України і урядові документи, що стосуються розвитку транспортної системи України.

В ході виконаних досліджень використовувалися також окремі розділи дослідження операцій - геометричне і лінійне програмування, теорія масового обслуговування і теорія запасів.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному:

вперше:

розроблений метод оптимізації параметрів мультимодальної системи з довільним числом пунктів перевалювання вантажів, заснований на ідеях геометричного програмування;

розроблений метод рішення задачі сумісної оптимізації параметрів транспортних засобів і розподілу вантажопотоків в мультимодальної системі, узагальнювальній класичні завдання лінійного програмування транспортного типу;

вдосконалені:

метод рішення задачі знаходження оптимальної локалізації пунктів перевалювання вантажів в мультимодальних системах;

вимоги, що пред'являються до проектів створення мультимодальних систем;

отримали подальший розвиток:

імовірнісні моделі функціонування мультимодальних систем з урахуванням взаємодії транспортних засобів в пунктах перевалювання вантажів по прямому і по складському варіантах;

критерії впливу нерівномірності руху транспортних засобів різних видів між перевалочними пунктами на їх простої в очікуванні суміжного виду транспорту;

умови існування сталого режиму роботи мультимодальних систем при нерівномірності руху транспортних засобів.

Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що вони можуть бути безпосередньо використані при розробці проектів новостворюваних мультимодальних систем, а також при модернізації і оптимальному управлінні діяльності існуючих систем.

Окремі результати дослідження використовуються при читанні лекцій і проведенні практичних занять з дисциплін «Інтермодальні перевезення» і «Логістика», а також при виконанні дипломних робіт в Одеському національному морському університеті.

Особистий внесок здобувача. Всі основні наукові результати, які викладені в дисертації і опубліковані в наукових працях, що входять до переліку ВАК України, отримані автором самостійно. У статті [2], написаній в співавторстві з М.Я. Постаном і О.М. Курляндом, авторові належить формулювання завдання в термінах теорії геометричного програмування і її кількісний і якісний аналіз.

Апробація результатів дослідження. Основні теоретичні, методологічні і практичні результати, отримані в дисертації, доповідалися і отримали позитивну оцінку на науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу Одеського національного морського університету за період 2004-2007 рр., на Міжнародній науково-практичній конференції «Управління проектами: стан та перспективи» (м. Миколаїв, 2005 р.), на VІ-ій Міжнародній науково-технічноій конференції «Повышение качества, надежности и долговечности технических систем и технологических процессов» (м. Хургада, Єгипет, 2-9 грудня 2007 р.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 9 наукових праць, зокрема 5 в спеціалізованих наукових виданнях, що входять в перелік ВАК України, 4 - в матеріалах і тезах міжнародних науково-технічних конференцій. Загальний об'єм публікацій складає 2,2 п.л., з яких 2,0 п.л. належить особисто авторові.

Структура і об'єм роботи. Дисертація загальним об'ємом 132 сторінок комп'ютерного тексту складається з введення, 3 розділів, висновків, списку використаних джерел, додатків. Основний текст займає 136 с., список використаних джерел включає 80 найменувань і займає 8 с., ілюстрації включають 9 рисунків і 2 таблиці.

2. Основний зміст дисертаційної роботи

В введенні обґрунтовується актуальність теми дослідження, сформульовані мета і завдання дослідження, наукова новизна отриманих результатів, розкрита теоретичне і практичне значення роботи, приведена інформація про апробацію результатів дослідження.

У першому розділі «Аналіз існуючих мультимодальних систем і тенденції їх розвитку» розкриті передумови виникнення і розвитку інтермодалізму як нової прогресивної організаційної форми міжнародних змішаних перевезень. Серед основних причин виникнення інтермодальних перевезень виявлені наступні:

видалення конкурентної боротьби в міжнародному лінійному судноплавстві, що стимулює розвиток контейнерних перевезень;

уніфікація вантажного місця і розвиток прогресивних транспортно-технологічних систем доставки вантажів - контейнерною, ролкерною, ліхтерною, паромною;

поява інституту операторства, за допомогою якого з'явилась можливість концентрації виконання різноманітних послуг в організації змішаних перевезень в одніх руках;

використання крізного (уніфікованого) мультимодального коносамента, єдиного для всього транспортно-логістичного ланцюга;

використання єдиного крізного тарифу у взаєморозрахунках між вантажовласником і оператором.

Далі, проводиться порівняльний аналіз існуючих визначень і класифікацій інтермодальних і мультимодальних перевезень. Наголошується, що в даний час, на жаль, немає однакового розуміння термінів мультимодальні, інтермодальні, трансмодальні, бімодальні, комбіновані, сегментовані і ін. перевезення. Як основні класифікуючі ознаки тут повинні виступати наступні:

ступінь відповідальності за перевезення всіх її учасників;

порядок оформлення перевізних документів;

механізм формування провізної плати; ступінь участі різних видів транспорту;

число державних кордонів, що перетинаються;

використані транспортно-технологічні системи.

Концепція інтермодальних перевезень припускає розгляд впливу змін витрат, попиту, ціни, ризику і т. д., що відбуваються на одному виді транспорту. Вона об'єднує в одне ціле три головні сторони, що беруть участь в перевезенні зовнішньоторговельних вантажів:

клієнтуру транспорту;

постачальників транспортних послуг;

державні установи.

Ця концепція дає учасникам сприятливу можливість спільно оцінити національні пріоритети для торгівлі і транспорту, особливо для використання сучасних технологій і міжнародної практики для здійснення змін комерційних і адміністративних умов.

Від реалізації інтермодальної концепції держава також може отримувати вигоду, оскільки вона дозволяє упорядкувати і зробити сучаснішою торгові і пов'язані з діяльністю транспорту адміністративні процедури і правила, підсилює кооперацію і координацію роботи різних видів транспорту замість того, щоб породжувати конкуренцію.

Державі слід грати провідну роль в сприянні і розвитку мультимодальної концепції до міжнародного перевезення зовнішньоторговельних вантажів. Окрім того, сприяючи розвитку мультимодальних перевезень, держава може проводити і політику розвитку інфраструктури, яка дозволила б забезпечити перехід з автомобільного транспорту на внутрішні водні шляхи і прибережне судноплавство, підвищило б ефективність взаємодії зовнішньоторговельних організацій і портів.

Зроблений висновок про те, що для забезпечення ефективності мульти- модальних перевезень потрібне виконання наступних умов:

сумісність параметрів всього устаткування і можливість передачі вантажу при мультимодальних перевезеннях, з погляду його маси, розміру, фізичної форми, а також технології переробки і зберігання;

стандартизація розмірів укрупнених вантажних місць і їх фізичної форми (контейнери, паллети, трейлери і т. д.);

збалансованість виробничих потужностей всіх транспортних ланок, яка забезпечила б найбільш ефективне використання потужностей, незалежно від коливання ритмічності обслуговування взаємодіючих транспортно-логістичних ланцюгів без створення великих запасів вантажу з метою максимального забезпечення безперервності мультимодальних перевезень.

На рис. 1 показані основні техніко-експлуатаційні показники і параметри мультимодальних систем (ММС).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Основні техніко-експлуатаційні показники і параметри ММС

Враховуючи, що створення ММС пов'язане з їх проектуванням, в першому розділі розглянуті основні типи можливих проектів створення і розвитку ММС і дана їх класифікація (рис. 2). Досвід проектування багатьох технічних систем показує доцільність застосування методів геометричного програмування для розробки проектів ММС.

У другому розділі «Методи оптимізації параметрів мультимодальних систем доставки вантажів» спочатку сформульована і вирішена задача оптимізації розташування пунктів перевалювання вантажів в ММС з двома перевалюваннями. Завдання вирішується по двох основних критеріях:

«мінімум сумарних витрат по перевезенню заданої кількості вантажу»;

«мінімум часу перевезення цього вантажу».

Далі сформульовано в термінах геометричного програмування завдання оптимізації основних технико-експлуатаційних параметрів транспортних засобів (ТЗ) - експлуатаційної швидкості і чистої вантажопідйомності, задіяних в -ланцюговій ММС (рис. 3).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. Структура проекту створення мультимодальної системи

Рис. 3. Схема - -ланцюгової мультимодальної системи доставки вантажу

Оптимізаційна модель має наступний вигляд:

, (1)

при обмеженнях

, (2)

(3)

де

- вантажопідйомність ТЗ, що працює в -ій ланці транспортного ланцюга ;

- середня експлуатаційна швидкість ТЗ, що працює в -ій ланці транспортного ланцюга ;

- відстань в обидва кінці між ()-м і -м пунктом перевалювання (пункт вважається пунктом з індексом 0, а пункт - з індексом );

- інтенсивність вантаження/вивантаження ТЗ в -му перевалочному пункті;

- час невиробничих стоянок ТЗ в -му перевалочному пункті;

- допоміжна змінна;

- сумарні поточні витрати по перевезенню вантажу в кількості по транспортному ланцюгу;

- допустимий час доставки вантажу з пункту в пункт .

Алгоритм рішення задачі (1)-(3) заснований на переході до подвійної програми геометричного програмування.

На основі аналізу моделі (1)-(3) зроблений, зокрема, висновок про можливість її використання для подальшого узагальнення класичних завдань лінійного і нелінійного програмування транспортного типу на випадок обліку роботи ТЗ на транспортних комунікаціях. У найбільш простому вигляді відповідна модель сумісної оптимізації розподілу вантажопотоків між пунктами вивозу і призначення і параметрів ТЗ має наступний вигляд:

(4)

при обмеженнях

,

де - опукла багатогранна множина, яка визначена наступними умовами:

(5)

Тут позначено:

- чиста вантажопідйомність ТЗ, що працює на схемі перевезення ;

- експлуатаційна швидкість ТЗ, що працює на схемі перевезення ;

- задані величини;

- негативні параметри, визначені емпіричним шляхом або методами регресійного аналізу.

Алгоритм рішення задачі (4), (5) складається з двох етапів.

1). Знаходяться значення параметрів ТЗ, що мінімізують функції, за допомогою методів геометричного програмування.

2). За допомогою одного з відомих методів рішення транспортної задачі лінійного програмування знаходиться план перевезень, що мінімізує цільову функцію (4).

Розглянута також постановка аналогічного завдання по критерію «мінімум часу перевезення вантажу». При цьому замість цільової функції (4) слід мінімізувати вираз (час доставки вантажу)

(6)

при обмеженнях (5).

Запропонований також алгоритм рішення задачі мінімізації (4) при обмеженнях (5) і додатковій умові

, (7)

де - допустимий час доставки вантажу.

Показано, що і в цьому випадку алгоритм рішення такого завдання оптимізації може бути заснований на комбінації ідей геометричного програмування і алгоритму рішення транспортної задачі за критерієм «мінімум часу перевезень».

В кінці другого розділу розроблений вище підхід використований до сумісного рішення задачі оптимального розподілу вантажопотоків в транспортній мережі і визначення оптимальних параметрів ТЗ, застосований і для випадку декількох проміжних перевалювань вантажу, що характерний для ММС.

У третьому розділі «Особливості організації мультимодальних систем доставки вантажу в умовах невизначеності і ризику» розглянуті методи дослідження ММС з урахуванням нерівномірності руху ТЗ між пунктами перевалювання вантажу. Складність побудови і аналізу відповідних математичних моделей викликана рядом об'єктивних причин, серед яких основними є:

а) висока комбінаторность, викликана детальним описом безлічі всіляких станів (виробничих і технічних) як окремих ТЗ різних видів транспорту, так і шляхового господарства, водних комунікацій і пунктів перевалювання вантажів;

б) необхідність обліку динамічного характеру роботи ТЗ;

в) чинники невизначеності і ризику, супутні процесам руху ТЗ і переміщення вантажу;

г) необхідність використання великих об'ємів початкової інформації, що стосуються поточного технічного стану ТЗ, їх місцеположення, кон'юктури ринку транспортних послуг, поведінки конкурентів і ін.

В даний час універсальним методом обліку невизначеності і ризику в діяльності виробничих систем є використання методів теорії імовірності, зокрема, тих типів випадкових процесів, які зазвичай застосовуються в теорії масового обслуговування і теорії запасів. У разі ММС кожен пункт перевалювання вантажів (порт) розглядається як обслуговуюча система, а вимогами виступають ТЗ, циркулюючі між перевалочними пунктами.

У найбільш простому для дослідження випадку вантаж у всіх перевалочних пунктах перевантажується з ТЗ одного виду транспорту на ТЗ іншого виду тільки по прямому варіанту, тобто без складування.

Хай в кожній ланці ММС працює тільки одне ТЗ і потрібно доставити вантаж з пункту в пункт через послідовність перевалочних пунктів . З пункту в пункт вантаж доставляється єдиним ТЗ вантажопідйомністю , причому час його кругового рейса є . У пункті вантаж з ТЗ вивантажується по прямому варіанту на ТЗ іншого виду транспорту з інтенсивністю . З пункту вантаж перевозиться відповідним єдиним ТЗ вантажопідйомністю в пункт, де перевантажується по прямому варіанту на інше ТЗ з інтенсивністю . Час переходу цього ТЗ по схемі позначимо через, а по схемі - через . З останнього пункту перевалювання вантаж вивозиться в кінцевий пункт за допомогою ТЗ, час кругового рейса якого є (див. рис. 4). Таким чином, в описаній ММС доставки вантажу задіяна ТЗ.

Рис. 4. Схема мультимодальної системи доставки вантажу з (n + 1) -м перевалюванням по прямому варіанту

На практиці величини , , , , випробовують деякі випадкові величини, викликані коливаннями експлуатаційної швидкості ТЗ, їх зміною, погодними умовами і т.д. Тому їх вважатимемо взаємно незалежними випадковими величинами із заданими функціями розподілу (ФР):

,

,

, .

Стан описаної ММС в довільний момент часу описуватимемо випадковим вектором з цілочисельними компонентами

,

де якщо ТЗ з вантажем знаходиться під вивантаженням в пункті

якщо він знаходиться поза пунктом в момент ;

, якщо ТЗ знаходиться в момент під завантаженням в пункт

, якщо ТЗ з вантажем рухається по схемі в момент ;

, якщо ТЗ знаходиться в момент під вивантаженням в пункт;

, якщо в момент порожнє ТЗ рухається по схемі

;

, якщо ТЗ з вантажем знаходиться під завантаженням в пункті ;

, якщо він знаходиться поза пунктом .

Якщо всі ФР - експоненційні показові розподіли, то випадковий процес буде марковським. Зокрема, коли (два перевалювання) фазовий простір станів цього марковського процесу буде:

.

Рівняння Колмогорова для знаходження стаціонарних імовірностей станів,, мають вигляд:

(8)

,



Рішення системи (8) має вигляд:

(9)

.

За допомогою рішення (9) можна розрахувати імовірність взаємного очікування різних ТЗ в перевалочних пунктах. Наприклад, для ТЗ, що працює в першій ланці ММС, ця імовірність рівна

.

Якщо вищезгадані ФР - розподіли Ерлангу, то за допомогою складання і рішення відповідних рівнянь Колмогорова можна досліджувати вплив ступеня регулярності руху ТЗ на вірогідність їх взаємного очікування в пунктах перевалювання вантажів.

У разі використання в деяких перевалочних пунктах складського варіанту перевантаження можна також використовувати особливий тип марковських процесів - так званих марковських процесів зі знесенням. Якщо складський варіант приймається тільки в пункті , то слід ввести в розгляд випадковий процес (рис. 5):

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 5. Схема трьохмодальної системи доставки вантажу з перевалюванням по складському варіанту в пункті С₁ і по прямому варіанту в пункті С₂

,

де - кількості вантажу, що знаходиться у момент часу на складі.

Для знаходження стаціонарного розподілу процесу виведена відповідна система диференціальних рівнянь і граничних умов.

Виводи

Виконане дослідження більш довершених і науково обґрунтованих методів оптимізації параметрів мультимодальних систем доставки вантажів, відповідних складнішій і ефективнішій організації роботи змішаних перевезень, дозволяє зробити ряд висновків і рекомендацій, направлених на подальший розвиток цього виду перевезень, у тому числі і в Україні.

Основні висновки теоретичного і прикладного характеру, а також результати, отримані в ході дослідження, зводяться до наступного.

Аналіз тенденцій розвитку мультимодальних перевезень в Україні показав, що, не дивлячись на існуючий потенціал провізної здатності залізничного, морського і річкового транспорту, його взаємодія поки що потребує вдосконалення. Враховуючи високі темпи зростання міжнародних контейнерних перевезень, транспортна інфраструктура України не готова по своєму технічному стану до освоєння цього виду перевезень в умовах гострої конкурентної боротьби із зарубіжними транспортними компаніями і портами.

Аналіз накопиченого досвіду використання в міжнародних змішаних повідомленнях операторів мультимодального перевезення дозволив сформулювати завдання по подальшому вдосконаленню організації цього виду перевезень і їх оптимальному проектуванню. Рішення вказаних задач повинне ґрунтуватися на специфічних економіко-математичних моделях, що відображають особливості організації мультимодальних перевезень. Моделі, що відносяться до оптимізації параметрів ММС, виявленню умов їх стійкого функціонування в даний час тільки починають систематично досліджуватися.

У створенні єдиної теорії ММС важливу роль повинні грати методи геометричного програмування, які себе добре проявили при проектуванні складних технічних систем. Проте їх застосування для проектування ММС вимагає спеціальних досліджень.

В ході досліджень на базі ідей геометричного програмування були сформульовані ряд нових задач по оптимізації параметрів ММС і розроблені методи їх рішення. До цих задач відносяться: вибір оптимальної локалізації пунктів перевалювання вантажів, оптимізація техніко-експлуатаційних параметрів ТЗ різних видів транспорту, що працюють на окремих ланках ММС, а також їх чисельності, сумісна оптимізація розподілу вантажопотоків між пунктами відправлення, призначення і проміжного перевалювання і техніко-експлуатаційних параметрів ТЗ. Останній тип задач може розглядатися як узагальнення класичних завдань лінійного і стохастичного програмування транспортного типу на випадок обліку обмежень провізної здатності ТЗ, що забезпечують перевезення вантажу.

У вказаних задачах оптимізація може проводитися одночасно по двох основних критеріях якості організації перевезень: по мінімуму сукупних витрат, пов'язаних з перевезенням вантажу по всьому мультимодальному ланцюгу, і по мінімуму загального часу перевезення. Для вирішення таких бікритеріальних задач запропоновано метод послідовних поступок.

Для обліку в моделях ММС чинника часу і іррегулярності руху окремих ТЗ на окремих ланках мультимодального ланцюга доцільно використовувати методи теорії масового обслуговування і теорії запасів. На відміну від традиційних моделей теорії черг тут доводиться враховувати обмежене число ТЗ, що працюють між сусідніми ланками мультимодального ланцюга, а також наявність взаємодії ТЗ, що належать різним видам транспорту, в ланках ланцюга. До основних типів взаємодії відносяться прямий і складський варіанти перевантаження вантажу з одного виду транспорту на іншій, а також комбінований варіант перевантаження.

В ході дослідження були розроблені відповідні стохастичні моделі і виконано їх кількісний і якісний аналіз.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Сторожев В.В. О некоторых задачах оптимального проектирования мультимодальних систем доставки грузов // Вісник ОНМУ: Зб. наук. праць. - Одеса: ОНМУ, 2005. - Вип. 18. - С. 226-232.

2. Курлянд А.М., Постан М.Я., Сторожев В.В. Об одной задаче оптимизации параметров транспортных средств в мультимодальных системах доставки груза // Вісник ОНМУ: Зб. наук. праць. - Одеса: ОНМУ, 2005. - Вип. 16. - С. 56-65.

3. Авторові належить формулювання завдання в термінах теорії геометричного програмування та кількісний і якісний аналіз оптимізаційної моделі.

4. Сторожев В.В. О некоторых задачах проектирования транспортно-логистических систем с использованием геометрического программирования // Методи та засоби управління розвитком транспортних систем: Зб. наук. праць. - Одеса: ОНМУ, 2006. - Вип. 11. - С. 168-174.

5. Сторожев В.В. Об одном методе оптимального выбора типа транспортных средств в двухмодальной системе доставки груза // Управління проектами та розвиток виробництва: Зб. наук. праць. - Луганськ: Вид-во СНУ ім. В. Даля, 2007. - № 3(23). - С. 107-111.

6. Сторожев В.В. О некоторых особенностях моделирования мультимодальных систем доставки груза в условиях неопределенности // Вісник ОНМУ: Зб. наук. праць. - Одеса: ОНМУ, 2008. - Вип. 24. - С. 57-64.

7. Додаткові публікації, матеріали конференцій

8. Махуренко Г.С., Горшков Я.А., Сторожев В.В. О концепции Европейской транспортной информационной системы // Науково-технічний журнал «Тема». - 1998. - № 7. - С. 24-30.

9. Авторові належить вибір необхідних даних для модулювання та прогнозування майбутнього попиту на транспорт.

10. Махуренко Г.С., Горшков Я.А., Сторожев В.В. Архитектура Европейской транспортной информационной системы (ETIS) // Науково-технічний журнал «Тема». - 1998. - № 5. - С. 31-35.

11. Автором запропоновані технологічні принципи, на яких повинна вестись розробка загальної архітектури Європейської транспортної інформаційної системи.

12. Сторожев В.В. Об одной нелинейной задаче оптимального планирования перевозки грузов // Тези доповідей: Міжнародна науково-практична конференція «Управління проектами: стан та перспективи». - Миколаїв, 2005. - С. 164-166.

13. Постан М.Я., Сторожев В.В. Метод оптимизации параметров транспортных средств в двухмодальной системе доставки груза // Тезисы докладов. Повышение качества, надежности и долговечности технических систем и технологических процессов: Сб. трудов VI Международной научно-технической конференции 2-9 декабря 2007 г. Хургада, Египет. - С. 12-14.

Размещено на Allbest.ru