Методика проектирования виртуальных маршрутов при перевозке товаров народного потребления в городах

ЛОГИСТИКА

УДК 656.073.2

МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВИРТУАЛЬНЫХ МАРШРУТОВ ПРИ ПЕРЕВОЗКЕ ТОВАРОВ НАРОДНОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ В ГОРОДАХ

Е.В. Нагорный, профессор, д.т.н., Д.А. Музылёв, ассистент, к.т.н.,

А.С. Черепаха, аспирант, ХНАДУ

Аннотация. Предложена методика формирования виртуальных маршрутов при доставке товаров народного потребления в городских условиях на основе использования гибридного алгоритма. Предложенная методика позволяет получить набор альтернатив виртуальных маршрутов в оперативном периоде планирования процесса перевозки.

Ключевые слова: товары народного потребления, виртуальный маршрут, перевозка, клиент.

МЕТОДИКА ПРОЕКТУВАННЯ ВІРТУАЛЬНИХ МАРШРУТІВ ПІД ЧАС ПЕРЕВЕЗЕННЯ ТОВАРІВ НАРОДНОГО СПОЖИВАННЯ В МІСТАХ

Є.В. Нагорний, професор, д.т.н., Д.О. Музильов, асистент, к.т.н., О.С. Черепаха,

аспірант, ХНАДУ

Анотація. Запропоновано методику формування віртуальних маршрутів при доставці товарів народного споживання в міських умовах на основі використання гібридного алгоритму. Запропонована методика дозволяє одержати набір альтернатив віртуальних маршрутів в оперативному періоді планування процесу перевезення.

Ключові слова: товари народного споживання, віртуальний маршрут, перевезення, клієнт.

DESIGN TECHNIQUE OF VIRTUAL ROUTES FOR CARRIAGE OF NATIONAL CONSUMPTION GOODS IN CITIES

Ye. Nagornji, Proressor, Doctor of Technical Science, D. Muzyliov, Assistant Lecturer, Candidate of Technical Science, A. Cherepakha, postgraduate, KhNAHU

Abstract. The technique of building virtual routes for delivery of consumer goods in urban environments using hybrid algorithm is offered. The proposed method allows to obtain a set of alternatives of virtual routes within the operational transport planning period.

Key words: consumer goods, virtual routing, transport, client.

Введение

Актуальность выбора темы вызвана тем, что в последнее время при доставке товаров в цепях поставок все большую распространенность получают так называемые виртуальные предприятия, основной целью которых является быстрое реагирование на рыночные требования и максимизация степени использования транспортных ресурсов предприятий, а это, в свою очередь, ведет к необходимости иметь своевременную ин-

формацию о возможных маршрутах перевозок грузов, объемах потенциальных заказов, местах дислокации потребителей и т.д.

Анализ публикаций

На данном этапе развитие информационных компьютерных технологий (ИКТ) и уровень их практического применения напрямую связаны с требованиями, которые предъявляют потребители транспортно-логистических услуг на современном рынке [1]. Иными сло-

вами, рынок постоянно усложняется, форми- тельные требования к услугам и их качеству

руя на каждом новом этапе новые дополни- (табл. 1).

Таблица 1 Требования, предъявляемые потребителями транспортно-логистических услуг

на^щременномрынке

Требование Содержание требования

Комплексность услуги Услуги должны быть интегрированного типа, представляться потребителю в «пакете» одним оператором

Мобильность в управлении и взаимодействии Незамедлительная реакция на спрос, быстрое обслуживание и широкий охват потребителей, благодаря мониторингу, мобильным средствам доступа к информации и технологиям электронной коммерции

Доступность услуг, товаров, информации Применение ИКТ глобального уровня на основе интернета, ослабляющих значимость географического фактора и выравнивающих возможности доступа потребителей к услугам и товарам

Синхронность в выполнении операций по оказанию услуг Внешняя упорядоченность бизнес-процессов в цепях поставок, реализуемая с помощью координирующих ИС, средств мониторинга и связи

Надежность и непрерывность поставок, контрактов Послепродажное сопровождение товара и оказание сопутствующих услуг; создание долговременных, устойчивых связей

Цель и постановка задачи

Набор выше указанных требований приводит к необходимости использования транспортными предприятиями широкого спектра информационных технологий и средств коммуникации, для того чтобы своевременно и качественно отреагировать на поступившую заявку клиента.

Для этого на виртуальных предприятиях создаются виртуальные маршруты. Исходя из особенностей разработки виртуальных маршрутов и самого процесса доставки товаров народного потребления (ТНП), в городах необходимо предложить новую методику проектирования маршрутов в оперативном периоде планирования.

Результаты исследований

На первом этапе исследования были изучены конкурентные преимущества использования виртуальных маршрутов для обеспечения высокого уровня обслуживания клиентуры при доставке ТНП. К основным преимущест-

вам использования виртуальных маршрутов можно отнести:

- увеличение скорости выполнения рыночного заказа;

- возможность снижения совокупных затрат за счет подбора рациональной марки подвижного состава;

- возможность более полного удовлетворения потребностей заказчика;

- возможность гибкой адаптации к быстро изменяющимся условиям окружающей среды;

- возможность снижения барьеров выхода на новые рынки;

- перспективность создания единой базы данных о возможных объемах перевозки ТНП в городах;

- мобильность выполнения работы географически отдаленных агентов (клиентов);

- совместная работа перевозчиков на взаимовыгодных условиях за счет объединения основных компетенций, ресурсов;

- отсутствие организационных границ за счет объединения поставщиков, клиентов в тесные логистические цепи.

Набор сформированных требований подтолкнул виртуальные автотранспортные предприятия к разработке комплекса программ, позволяющих качественно планировать и организовывать доставку ТНП в городах [2].

На рис. 2 представлена функциональная структура элементов модуля по разработке виртуальных маршрутов.

WEB-сервер

виртуального

предприятия

База данных о модулях-участниках процесса доставки

База данных о клиентах фирмы

Программное обеспечение Оперативная

генерации вариантов дос- <— информация

тавки

База данных о дорожных условиях

Участники процесса доставки

Рис. 1. Функциональная структура элементов модуля по разработке виртуальных маршрутов

В представленной структуре можно выделить ряд основных модулей:

- модуль участников процесса доставки (перечень оказываемых услуг, уровень качества услуг, объем работы);

- база данных клиентов-грузоотправителей (перечень требуемых услуг и объемы оказанных услуг);

- база данных о дорожных условиях (длина маршрута, время проезда, осевая нагрузка).

Выполнить заданные условия представляется возможным с применением логистики, т.е. управляющего алгоритма, который с помощью различных экономико-математических методов позволяет оптимизировать работу отдельных элементов транспортного процесса и объединить эти элементы в единую систему.

В целом проведенный анализ отечественной и переводной зарубежной литературы по вопросу разработки альтернатив виртуальных маршрутов показывает, что среди множества разнообразных подходов к решению проблемы оптимизации перевозок грузов в транспортной сети городов пока еще не существует такого, который бы отражал все аспекты оптимизации. При разработке виртуальных маршрутов выделяется ряд основных этапов, которые позволяют в оперативном режиме выбрать самый рациональный вариант обслуживания клиентуры при наиболее эффективном использовании подвижного состава. Саму последовательность разработки виртуальных маршрутов можно представить в 12 основных этапов:

- Шаг 1. Формирование базы данных о местах дислокации возможных потребителей (торговых точек) с указанием координат размещения на рассматриваемом полигоне обслуживания.

- Шаг 2. Формирование базы данных о местах дислокации автотранспортных предприятий.

- Шаг 3. Определение кратчайших расстояний между участниками транспортного процесса.

- Шаг 4. Определение граничного периода завоза ТНП по потребителям.

- Шаг 5. Формирование партии груза с учетом параметров поступления заявок (интервала, объема и т.д.).

- Шаг 6. Формирование партии груза ТНП с учетом совместимости и возможности перевозки в одном автомобиле.

- Шаг 7. Выбор из базы данных свободного автомобиля для обслуживания поступившей заявки.

- Шаг 8. Разработка интегрального критерия формирования маршрутов с учетом расстояния перевозки и временного интервала.

- Шаг 9. Проектирование альтернатив маршрутов обслуживания клиентуры.

- Шаг 10. Выбор из множества альтернатив маршрутов одного, который удовлетворяет выбранному критерию, при этом коэффициент использования пробега должен стремиться к единице, т.е. рассмотрение возможности построения развозочно-сборочного маршрута.

- Шаг 11. Нанесение трассы маршрута на карту региона, в котором осуществляется перевозка, и согласование его с заказчиком.

- Шаг 12. Разработка расписания завоза ТНП.

Необходимо отметить, что особое внимание при изучении вопросов надежности поставок следует уделить проектированию виртуальных маршрутов по доставке ТНП в городской транспортной системе с учетом ряда факторов, которые обуславливают неопределенный характер функционирования транспортной сети в целом.

Поэтому одним из основных этапов разработки виртуальных маршрутов является формирование отправок грузов. Для объединения партий грузов будет использоваться алгоритм поиска всякой пары «груз-груз», которые совпадают по параметру времени отправки [3]:

т(Д )к < Т(д). < Т(Д )к + с (Д. )к

,

Т(Д. )к < Т(Д ) < Т(Д. )к + тогр (Д. )к

где Т(Д )к - время загрузки к-го автомобиля, прибывшего от ближайшего перевозчика, в А{ - м грузоотправителе (торговой точке), ч;

Т(Д) , Т (Д ) - время отправки соответственно .-го, 1-го груза от Аг-го грузоотправителя, ч; Тор (Д )к - допустимое время ожидания к-го автомобиля, прибывающего от ближайшего перевозчика к Агму грузоотправителю.

Также важным этапом является подбор партии груза на основании выбора автомобиля рациональной грузоподъемности из имеющегося ряда автомобилей, входящих в парк транспортных средств перевозчиков, размещенных на территории города

Гд(Д )к < 5, д(Д). < д(Д )к, д(Д) < д(Д )к 1 ,(2) [д(Д)к > 5,д(Д). = д(Д )к, д(Д) = д(Д)к

где д(Д )к - грузоподъемность к - го автомобиля, поданного под погрузку к Аг-му грузоотправителю, т; д(Д)., д( Д). - объемы отправок .-го, 1-го груза от Аг-го

грузоотправителя, т; 5 - предельное значение грузоподъемности автомобилей, до которого разрешается замена кузова с меньшей грузоподъемностью большей.

Последовательность выбора рациональной марки подвижного состава для доставки ТНП в городских условиях может быть представлена в следующем виде:

- Шаг 1. Формирование базы данных о марках, грузоподъемности, типе кузова и количестве имеющегося подвижного состава на АТП, находящихся в регионе обслуживания.

- Шаг 2. Определение оптимального значения грузоподъемности автомобилей на основе сравнения с размером поступивших заявок на перевозку ТНП.

- Шаг 3. Формирование множества всех допустимых альтернатив для выработки наиболее рационального управленческого решения по выбору рациональной модели ПС.

- Шаг 4. Проверка возможности обслуживания поступившей заявки в конкретный пери-

од времени на основе выбранного множества альтернатив транспортных средств.

- Шаг 5. Расчет себестоимости перевозки 1 тонны груза для определения наиболее оптимального автомобиля для перевозки ТНП из множества альтернатив.

- Шаг 6. Определение тарифа на перевозку и обслуживание конкретного клиента.

Что касается модели построения маршрутов от грузоотправителей до потребителей для автомобилей, то она будет основана на методах стохастического программирования и гибридного алгоритма на основе статического моделирования и генетического алгоритма.

Таким образом, получаем следующую модель целевого программирования с вероятностными ограничениями для стохастической задачи маршрутизации

™п{¿(4+ + ^#+1}

при ограничениях:

Рг {£(- у,О - Ь{ < < } > р,., г = 1,2,..., п

Р{«г - £(X у,*) < 4-} > Рг, г = и— п

Р

Ф х., г Ф ., г,. = 1,2,...,п,

0 < У1 < У2 < ... < Ум-1 < n,

Рг I Е вх1 < дЛ > ак, к=и—м

V .=Ук-1 +1

4+,4->о, г=1,2,....,п+1,

хг,у., г = 1,2,....,п, . = 1,2,....,м-1, целые.

Для решения стохастической задачи маршрутизации с использованием ССР-модели применяем гибридный алгоритм, в котором имеются соответствующие изменения, касающиеся структурного представления элементов задачи и их инициализации [4].

В данном случае управление целями осуществляется лицом, принимающим решения. При этом может быть использована следующая структура приоритетов, состоящая из трех уровней.

Первый уровень приоритета определяет, что для каждого клиента посещение транспорт-

ным средством должно укладываться в заданный промежуток времени [аг,Ь ] с доверительным уровнем Рг,г = 1,2,...,п . Это дает следующие целевые ограничения

Рг{£(X, У,*) -Ь < 4+}> р;,

Г 1

Рг{аг - £(- У, *) < 4 }> Р;

п

При г = 1,2,...,п, в которых Л

г=1

должна быть минимизирована.

Согласно второму уровню приоритета, следует минимизировать общее расстояние, пройденное всеми транспортными средствами. Соответствующее целевое ограничение имеет вид

Р

Здесь 4п++1 должно быть минимизировано.

Третий уровень приоритета предполагает повышение значения коэффициента использования пробега за счет возможности формирования развозочно-сборочных маршрутов.

План перевозок ТНП может быть представлен с помощью хромосомы V = (X, У, *), где гены х, У, * совпадают с независимыми переменными исходной задачи.

Без потери общности можно также принять, что интервал времени, в течение которого транспортные средства находятся у клиента, имеет вид [а, Ь].

Выводы

Рассмотренная методика проектирования виртуальных маршрутов в пределах города позволяет получить набор маршрутов для работы перевозчика в течение оперативного периода планирования с учетом неравномерности распределения спроса у каждого потребителя.

Предложенная методика проведения маршрутизации с использованием генетического алгоритма является более гибким решением с акцентом на регулярность доставки для каждого потребителя по мере необходимости и

позволяет более эффективно использовать имеющийся подвижной состав.

В дальнейшем будет проведен сбор информации о местах дислокации потребителей и автотранспортных предприятий с последующей разработкой базы данных о географическом размещении участников процесса доставки ТНП и объединении их по зональному признаку. Это позволит разработать программное обеспечение для выбора рациональной марки ПС и рационального варианта маршрута перевозки.

Литература

1. Логистика: учеб. для студ. и асп. высш. учеб. завед. / В.В. Дыбская, Е.И. Зайцев, В.И. Сергеев и др.; под ред. В.И. Сергеева. - М.: Эксмо, 2008. - 944 с. -(Полный курс МВА).

2. Транспортная логистика: учеб. /

Ы.Э. Ташбаев, В.А. Гудков, С.А. Ширяев и др.; под ред. Л.Б. Миротина. - 2-е изд. - М.: Экзамен, 2005. - 512 с. - (Серия «Учебник для вузов»).

3. Нагорний Є.В. Комерційна робота на

автомобільному транспорті : підручник / Є.В. Нагорний, Н.Ю. Шраменко. - Х.: ХНАДУ, 2010. - 324 с.

4. Прикладные нечеткие системы / К. Асаи,

Д. Ватада, С. Иваи и др.; под ред. Т. Тэрано; пер. с япон. Ю.Н. Чернышова. - М.: Мир, 1993. - 512 с.

Рецензент: П.Ф. Горбачев, профессор, д.т.н., ХНАДУ.

Статья поступила в редакцию 21 марта 2012 г.