Моделирование грузопотоков на контейнерном терминале

Клинов Г.Б. Моделирование грузопотоков на контейнерном терминале

Дата: 31/03/2011 Номер: (27) УЭкС, 3/2011

Аннотация: Данная статья посвящена моделированию процесса грузообработки контейнерных грузов на международном контейнерном терминале и предлагает поэтапную методику организации работы служб терминала, призванную обеспечить увеличение пропускной способности и распределение нагрузки на терминал в течение суток.

Ключевые слова: контейнерный терминал, цепь поставок, грузопоток, тайм-слот, канал обслуживания, пропускная способность, система массового обслуживания.

Abstract: Given article is devoted process modeling грузообработки container cargoes on the international container terminal and offers a stage-by-stage technique of the organization of work of services of the terminal, called to provide increase in throughput and distribution of loading to the terminal during days.

Keywords: the container terminal, a chain of deliveries, a goods traffic, time слот, the service channel, throughput, system of mass service.

Клинов Глеб Борисович аспирант

Санкт-Петербургский государственный инженерно-экономический университет

klinov.g@gmail .com

Выходные данные статьи: Клинов Г.Б. Моделирование грузопотоков на

контейнерном терминале // Управление экономическими системами: электронный научный журнал, 2011. - № 3 (27). - № гос. рег. статьи 0421100034/. - Режим доступа к журн.: http://uecs.mcnip.ru.

Введение

При организации поставок крупных партий контейнерных грузов в современных

условиях важным элементом цепи поставок является контейнерный терминал.

Проблемы, возникающие на таких терминалах, хорошо известны. Это:

• перегрузка терминала вследствие неравномерного поступления и вывоза грузов;

• снижение пропускной способности по причине образования транспортных заторов на подъездах к терминалу;

• дополнительные расходы, которые вынуждены нести транспортные компании, чей подвижной состав простаивает в ожидании возможности вывезти груз либо вернуть на терминал порожние контейнеры;

• увеличение сроков доставки контейнеров конечным потребителям вследствие названных выше причин.

В статье предлагается поэтапная методика организации и моделирования работы

служб терминала, обеспечивающая увеличение пропускной способности и равномерное распределение нагрузки на терминал в течение суток. Моделирование основано на использовании характеристик импортных и экспортных грузопотоков.

Моделирование грузопотоков на контейнерном терминале

Первым этапом является внедрение технологии «тайм-слотов» ГЛ. Неравномерность подачи автотранспорта на международном контейнерном терминале приводит к перегрузке зоны обмена и сбоям в работе остальных фронтов терминала. В частности, пик интенсивности подачи транспортных средств приходится на дневное время, что приводит к образованию пробок на подъездах к терминалу и в зоне обмена. Решением данной проблемы является перераспределение подачи транспорта по рабочим сменам терминала. Опираясь на максимальную мощность зоны обмена и емкости зоны накопления транспорта, необходимо разработать систему порционной подачи автотранспорта на терминал.

В первую очередь система подачи автотранспорта должна удовлетворять следующим требованиям:

• обеспечение равномерности входящего потока автотранспорта;

• полная загрузка зоны обмена;

• простая схема оформления «визита» на контейнерный терминал клиентами МКТ.

Основными элементами технологии «тайм-слотирования» на контейнерном терминале должны стать:

• соглашения между МКТ и транспортными предприятиями на централизованный завоз/вывоз грузов автомобильным транспортом;

• подача автотранспорта в соответствии с графиком работы терминала;

• внедрение технологии удаленного оформления «визита» автотранспорта на МКТ через INTERNET.

Для решения задачи «тайм-слотирования» МКТ необходимо вычислить следующие параметры:

• среднее количество отгрузок на автотранспорт;

• среднее количество приемок контейнеров с автотранспорта;

• емкость зон накопления автотранспорта;

• количество тайм-слотов;

• продолжительность тайм-слотов.

Среднее количество отгрузок контейнеров с МКТ на автотранспорт рассчитывается по формуле:

^от £ " Р u.\fcопрос Рати.

где: - суточный грузооборот МКТ (TEU_[2]);

- коэффициент, определяемый отношением количества 40-а футовых контейнеров к количеству 20-и футовых;

доля импортных контейнеров в общем грузообороте;

- коэффициент опережения, вводимый для учета необходимости более интенсивной работы с импортными контейнерами с целью освобождения склада контейнеров для экспорта;

доля импортных контейнеров обрабатываемых автотранспортом.

Среднее количество поступающих контейнеров с автотранспорта рассчитывается по формуле:

где: - доля экспортных контейнеров в общем грузообороте;

" - доля экспортных контейнеров обрабатываемых автотранспортом.

Количество тайм-слотов рассчитывается по формуле:

где - емкость зоны накопления автотранспорта.

Длительность тайм-слотов рассчитывается по формуле:

24

t =-------

тс ~

ЛІС-

Оптимизация тарифного плана в модели планирования загрузки тайм-слотов осуществляется на основе принципа максимального удовлетворения спроса и клиентских предпочтений по времени обслуживания заявок с учетом ограничений на производственные мощности терминала.

Пусть:

n- заданное или определенное количество тайм-слотов;

Z^ - предельное количество заявок в тайм-слоте, определяемое производственными возможностями MKT;

Xi - спрос на обслуживание заявок в і-ом тайм-слоте;

Zi - ограничение на загрузку і-го тайм-слота по технико-технологическим и организационным причинам;

Yi - оптимальная загрузка і-го тайм-слота (искомая);

{Yi}n, i=1,2,.. .n - оптимальный план загрузки тайм-слотов.

Задача планирования загрузки тайм-слотов заключается в поиске оптимального плана обслуживания заявок {Yi} и тарифного плана {Ci}, обеспечивающего сохранение баланса денежного оборота терминала. Задача решается в 2 этапа:

1-й этап - поиск оптимального плана загрузки тайм-слотов, исходя из принципа

максимального приближения к спросу (обеспечение требований клиентоориентированности в управлении);

2-й этап - поиск оптимального тарифного плана, исходя из принципа сохранения баланса оборота денежных средств (выравнивающий тарифный план).

Важным алгоритмическим условием является неравенство

Я Я

Т.г< *Т.х<

Г-1 [-1 ,

означающее достаточность производственных мощностей для обслуживания всех заявок. Если условие не соблюдается, то вводится фиктивный тайм-слот. Заявки, попавшие в этот тайм-слот, не обслуживаются и переносятся на следующий плановый период.

Задача 1-го этапа: оптимизация плана загрузки тайм-слотов ^^.

Решение задачи находится путем минимизации целевой функции

при ограничениях

Задача 2-го этапа: оптимизация тарифного плана {Сі} на основе баланса оборота денежных средств.

Решение задачи находится путем минимизации целевой функции

при ограничениях ,

Сі >(і, і =1 ,п

I. Г=1 Г=1

где: СО - базовый тариф на обслуживание одной заявки (USD/шт.); d - минимально допустимый тариф (USD/шт.);

Сі - новый тариф на обслуживание заявки в і-м тайм-слоте.

Разработанный алгоритм может быть обобщен на случай со специализированными постами обработки заявок. Например, j=1 - пост обслуживания экспортного заказа, j=2 - пост обслуживания импортного заказа, j=3 - пост обслуживания контейнера со специальным грузом (опасным, особым и др.) и так далее.

Затем необходимо определить необходимое для данного терминала оптимальное количество каналов обслуживания (постов загрузки/выгрузки) автотранспорта, причем сделать это отдельно по импорту и по экспорту. Контейнерный терминал представляет собой типичную систему массового обслуживание (СМО), для которой можно определить оптимальное количество постов обслуживания. Рассмотрим два способа решения этой задачи.

Расчет оптимального количества постов исходя из минимума общих затрат:

где: С(} - стоимость обслуживания 1 заявки;

- стоимость обеспечения работы 1 канала ( ^ С1 );

- математическое ожидание количества свободных каналов в СМО (простои

каналов);

/С

- математическое ожидание количества заявок в очереди.

С увеличением количества каналов:

- растут затраты на их обслуживание ^ ;

- 5~

- снижаются потери от упущенной выгоды из-за очереди 2.

Расчет оптимального количества постов исходя из минимума затрачиваемого на операции времени:

где: С(} - стоимость единицы времени работы канала;

- стоимость единицы времени простоя канала;

Т

34 - математическое ожидание времени нахождения заявки в очереди;

Т

" - - математическое ожидание времени простоя каналов.

Контейнерный терминал является многоканальной системой массового обслуживания с ожиданием. В таких системах заявка, поступившая в момент, когда все каналы заняты, становится в очередь и ожидает, пока не освободится один из каналов. Результатом рассмотрения являются такие характеристики системы, как относительная и абсолютная пропускная способность терминала, среднее количество транспортных средств в очереди, среднее время ожидания и пребывания транспорта в зоне обмена.

Таким образом, имеем п-канальную СМО с ожиданием, в которую поступает поток заявок интенсивностью А

Рис. Граф состояний контейнерного терминала

Состояния системы нумеруются по числу заявок, связанных с системой:

- все каналы свободны; - занят один канал, остальные свободны; - заняты к

каналов, остальные свободны; - заняты п каналов, остальные свободны; -

заняты все п каналов, 1 заявка стоит в очереди; - заняты все п каналов, ш заявок

стоит в очереди.

В результате расчетов определяются вероятности состояний системы, характеристики эффективности обслуживания, пропускная способность СМО.

Если обозначить ^ , выражения для предельных вероятностей состояний будет

выглядеть следующим образом:

Также можем найти абсолютную пропускную способность СМО по формуле

п+ш

А= Хц = Ці-—— и,) п™-п\

Библиографический список:

1. Вентцель Е.С. Исследование операций - М.: Советское радио, 1972. - 550 с.

2. Зайцев Е.И. Информационные системы и технологии в логистике: Иллюстрации и информационные материалы к лекционному курсу - СПб, 2007

3. Егорова Л.И. Перевозка контейнерных грузов морским транспортом. Технология перевалки контейнеров в порту Новороссийск: учебное пособие - Новороссийск: НГМА, 2005 - 67с.

4. Кузнецова А. Н., Организация контейнерных перевозок - М.: РГОТУПС, 2007. -139 с.

time slot - временной интервал

TEU - Двадцатифутовый эквивалент. условная единица измерения количественной стороны транспортных потоков. Oдин TEU описывает емкость стандартного 20-футового контейнера габаритами 6,1 м х 2,4 м.

№ гос. рег. статьи 0421100034/

Это статья Журнал ВАК :: Управление экономическими системами: электронный научный

журнал http ://uecs.mcnip.ru

URL этой статьи: http://uecs.mcnip.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=373