CC BY
320
Тюрин Алексей Юрьевич
канд. экон. наук, доцент, кафедра автомобильных перевозок, Кузбасский государственный технический университет,
alexturin07@rambler.ru
Использование передовых методов составления маршрутов перевозок грузов пищевой промышленности
ЛОГИСТИКА
Аннотация:
В статье рассматриваются вопросы применения метода раздельной доставки для составления маршрутов перевозок грузов пищевой промышленности. Отмечаются преимущества и недостатки использования некоторых эвристических методов для решения задач маршрутизации. На конкретном примере показывается преимущество применения метода раздельной доставки, приводящее к сокращению транспортных расходов, пробега автомобилей и повышению степени загрузки подвижного состава.
Ключевые слова: пищевая промышленность, задача маршрутизации, раздельная доставка, эвристический алгоритм, транспортные расходы
Введение
Так как продукция пищевой промышленности чаще всего доставляется потребителям мелкими партиями, то эффективность доставки товаров зависит от своевременной подготовки отгрузочных партий, разработки сроков завоза продукции и маршрутизации перевозок. При этом особую трудность вызывает составление развозочных маршрутов доставки грузов, так как для больших сетей решение этой задачи точными методами приводит к значительным затратам времени.
В связи с этим рассмотрим применение эвристических методов решения задачи развоза продукции. Среди известных методов широко применяется метод Кларка-Райта [1], построенный на экономии при объединении маятниковых маршрутов в развозочные.
Однако данный метод имеет ряд существенных недостатков, среди которых можно выделить нечеткий выбор транспортного средства при формировании маршрута, неправильное построение порядка объезда пунктов на маршруте, приводящее к увеличению общего пробега подвижного состава, возможность зацикливания (отсутствие конечного результата) при решении задачи на ЭВМ.
Данные недостатки можно частично устранить, используя метод сумм при решении задачи коммивояжера, перестановкой пар пунктов в предварительном маршруте.
Дальнейшим развитием метода Кларка-Райта стал эвристический способ решения задачи развозки на основе обобщенной задачи назначения, разработанный Фишером и Якумаром [2].
Рассмотрим данный алгоритм подробнее. В нем вводятся следующие обозначения: п — число пунктов сети, отправитель (склад) имеет номер п; р — число неоднородных транспортных средств различной грузоподъемности; 0к — грузоподъемность автомобиля с номером к; — заявка на перевозку от потребителя с номером /; ||с|| — матрица стоимости переезда между смежными пунктами транспортной сети О = (У,Е).
Решение задачи маршрутизации начинается с разбивки множества пунктов на р подмножеств (зон), где в каждой зоне обслуживать потребителей будет к-й автомобиль. После этого выбирается р резидентных пунктов и подсчитывается коэффициент dik. После вычисления коэффициентов dik решается обобщенная задача назначения и формируется р предварительных замкнутых маршрутов перевозки. В заключение решается задача коммивояжера для каждого маршрута, и формируются окончательные маршруты доставки мелкопартионных грузов потребителям.
Существенный недостаток метода Фишера и Якумара состоит в том, что резидентные пункты в процессе действия метода не могут быть передвинуты, и поэтому суммарная длина всех маршрутов является завышенной.
Чтобы ликвидировать этот недостаток был предложен эвристический алгоритм Кос-косидиса и Пауэлла [3], в котором выбор начального пункта для маршрута может изменяться в процессе действия алгоритма.
В данном алгоритме не решается обобщенная задача назначения, а вычисляются потери в связи с включением пары пунктов в маршрут. После того как предварительно сформированы все маршруты, возможен обмен пунктами между двумя маршрутами, который не превышает грузоподъемности автомобиля и снижает общие издержки (пробег) подвижного состава. Дополнительно в алгоритме может быть использована возможность включения пар пунктов в уже сформированные маршруты и пересмотр маршрутов с целью снижения критерия оптимальности (расстояния, стоимости проезда и т.д.)
В рассмотренных выше алгоритмах предполагалась доставка всей партии груза потребителю за один рейс, в связи с чем на некоторых маршрутах наблюдалась неоптимальная загрузка подвижного состава и излишний пробег автомобилей, приводящий к повышенным транспортным расходам по доставке продукции.
Сократить пробег и, соответственно, снизить транспортные расходы по поставке продукции можно с использованием метода раздельной (дробной) доставки [4]. При этом методе партия поставки одному потребителю делится на несколько завозов, и за счет этого наблюдается лучшая «упаковка» продукцией транспортного средства, сокращаются пробег и транспортные расходы.
Решение задачи. Рассмотрим применение этого метода на следующем примере. Осуществляется обслуживание одного кластера (группы) потребителей хлебопекарной промышленности, состоящей из 15 пунктов. Продукция доставляется в картонных ящиках. Для доставки используются ящики различной формы и массы. Средняя масса одного ящика составляет 8 кг. Перевозка продукции осуществляется автомобилями различной грузоподъемности (вместимости), максимальная загрузка которых в пересчете на картонные ящики составляет 150, 170 и 200 ящиков (физических единиц).
Для уточнения эффекта от раздельной доставки были смоделированы различные ситуации обслуживания потребителей, различающиеся объемами поставок продукции. Исходные данные представлены в табл. 1.
Таблица 1
Исходные данные для маршрутизации методом раздельной доставки
Варианты поставок Потребители
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Объем поставки в ящиках
Автомобиль с максимальной загрузкой в 150 ящиков
Вариант 1 87 115 90 100 57 36 73 60 100 90 54 63 55 77 75
Вариант 2 78 7 31 37 106 40 77 84 130 68 14 45 96 35 120
Автомобиль с максимальной загрузкой в 170 ящиков
Вариант 1 87 22 20 86 12 14 73 21 20 90 26 23 32 77 98
Вариант 2 87 44 120 86 57 36 73 60 20 90 54 33 32 77 98
Вариант 3 87 115 90 86 57 36 73 60 100 90 54 63 55 77 75
Вариант 4 87 115 90 100 57 36 73 60 100 90 54 63 55 77 75
Автомобиль с максимальной загрузкой в 200 ящиков
Вариант 1 87 22 20 86 12 14 73 21 20 90 26 23 32 77 98
Для сравнения был взят эвристический алгоритм Кларка-Райта с последующим уточнением порядка объезда пунктов методом сумм. Применение метода раздельной доставки дает эффект на сокращении пробега и транспортных расходов при обслуживании потребителей. Результаты сравнительных расчетов по пробегу автомобилей комплексным методом Кларка-Райта и методом раздельной доставки показаны в табл. 2.
Таблица 2
Сравнение методов Кларка-Райта и раздельной доставки
Варианты Комплексный метод Кларка-Райта Метод раздельной доставки Выигрыш, %
Общий пробег автомобилей по маршрутам, км
Автомобиль с максимальной загрузкой в 150 ящиков
Вариант 1 174,29 154,82 11,17%
Вариант 2 123,29 130,89 -6,17%
Автомобиль с максимальной загрузкой в 170 ящиков
Вариант 1 103,93 90,51 12,91%
Вариант 2 120,04 112,76 6,07%
Вариант 3 157,44 131,20 16,66%
Вариант 4 161,37 148,84 7,76%
Автомобиль с максимальной загрузкой в 200 ящиков
Вариант 1 87,28 81,77 6,31%
Результаты, приведенные в табл. 2, показывают неоспоримое превосходство применения метода раздельной доставки при проектировании маршрутов, кроме 2 варианта при использовании автомобиля с загрузкой в 150 ящиков. Выигрыш от сокращения пробега автомобилей изменяется от 6% до 13% и в среднем по всем вариантам с учетом отрицательного эффекта составляет примерно 7%.
Таким образом, применение метода раздельной доставки улучшает показатели транспортного обслуживания потребителей по пробегу автомобилей и расходам по доставке при сохранении объемов поставок в течение отведенного периода завоза продукции.
При проектировании маршрутов перевозок методом раздельной доставки изменяется конфигурация объезда пунктов. Пример порядка объезда пунктов для комплексного метода Кларка-Райта и метода раздельной доставки для 3 варианта при использовании автомобиля с загрузкой в 170 ящиков отражен на рисунках 1 и 2 соответственно.
Как видно из приведенных рисунков, во втором случае при применении метода раздельной доставки коренным образом меняются маршруты перевозок за счет перераспределения поставок между маршрутами и за счет этого сокращается пробег автомобилей и повышается степень загрузки подвижного состава.
Рис.1. Конфигурация маршрутов, полученных комплексным методом Кларка-Райта для 3 варианта при использовании автомобиля с загрузкой в 170 ящиков
Рис. 2. Конфигурация маршрутов, полученных методом раздельной доставки для 3 варианта при использовании автомобиля с загрузкой в 170 ящиков
Рассмотрим другой пример порядка объезда пунктов для комплексного метода Кларка-Райта и метода раздельной доставки для 2 варианта при использовании автомобиля с загрузкой в 170 ящиков. Полученные маршруты отражены на рисунках 3 и 4 соответственно.
Рис.3. Конфигурация маршрутов, полученных комплексным методом Кларка-Райта для 2 варианта при использовании автомобиля с загрузкой в 170 ящиков
Рис. 4. Конфигурация маршрутов, полученных методом раздельной доставки для 2 варианта при использовании автомобиля с загрузкой в 170 ящиков
На рис. 4 также изменяются маршруты доставки по сравнению с рис. 3. Дополнительно происходит деление партии поставки в 10-й пункт на 2 завоза, т.е. пункт 10 обслуживается двумя маршрутами: 0-11-12-10-0 и 0-1-5-10-0. За счет таких действий сокращается пробег автомобилей и повышается степень загрузки подвижного состава, но необходимо учесть в графике работы автомобилей эти два завоза в пункт 10 и согласовать время приема продукции с потребителем 10.
Выводы
Применение метода раздельной доставки позволяет сократить транспортные расходы по доставке товаров потребителям, улучшить загрузку автомобилей, и, как следствие, снизить средний уровень запасов у потребителей за счет частных и мелких поставок заказанной продукции. Использование частых поставок уменьшает стоимость разовой покупки продукции и, при определенных условиях, может привлечь дополнительных потребителей и расширить рынок сбыта. Если сбытовая сеть довольно сложная, включает оптовых и мелкооптовых покупателей, распределительные склады и т.д., которые управляются поставщиком (предприятием), то применение частых поставок снизит уровень запасов в каждом звене сети и, следовательно, уменьшит расходы на распределительную логистику.
Литература
1. Clark G., Write J. W. Scheduling of vehicles from central depot to a number delivery points // Oper. Res. Quart. 1964. 12, № 4. Р. 568-581.
2. Fisher M., Jaikumar R. A generalized assignment heuristic for vehicle routine // Networks. - 1981. -11, № 1. - P. 109-124.
3. Koskosidis Y. A., Powell W.B. Clustering algorithms for consolidation of customer orders into vehicle shipments // Transpn. Res-B. - 1992. - 26B, № 5. - P. 365-379.
4. Dror M., Trudeau P. Savings by split delivery routing // Trans. Sci. - 1989. - 23. - P. 141-145.
Alexey Yu. Tyurin
Cand. of Econ. Sci., Associate Professor, Chair of Automobile Transportation, Kuzbass State Technical University
Utilization of Advanced Methods of Food Industry Goods
Transportation Routing
Abstract:
Article considers issues of separate delivery method for routing of food industry goods transportation. Advantages and disadvantages of some heuristic methods utilization for solving of routing tasks are mentioned. Specific case shows advantage of separate delivery method utilization, which allows to reduce transport expenses and automobiles race and to increase the degree of railway vehicles loading.
Keywords: food industry, routing task, separate delivery, heuristic mechanism, transport expenses
