CC BY
15
3. Чуб С.Г. Оцшювання ресурсiв при управлшш ресурсообiгом у гнучких виробничих системах // Зб. науков. праць. - Донецьк: Дон 1ЗТ, 2006. - Вип. 5 . - С. 34.
УДК 656.225:629.463
Ломотько Д.В., к.т.н., доцент (УкрДАЗТ)
ФОРМУВАННЯ ЛОГ1СТИЧНОГО ЛАНЦЮГУ ДОСТАВКИ ВАНТАЖ1В НА БАЗ1 ОПТИМ1ЗАЦ11 МАРШРУТУ ПРЯМУВАННЯ
ПО1ЗД1В
Вступ. Зал1зницями Укра!ни 1 СНД перевозиться велика кшьюсть вантаж1в - нафтопродукт1в, вугшля, металоконструкцш, зал1зобетонних вироб1в, автотракторно! техшки, упакованих вантаж1в та вантаж1в без упаковщ - як у процес перевезення вимагають вщ системи доставки врахування сво!х особливостей. Реальним резервами шдвищення якост та надшност роботи зал1зничного транспорту та покращення використання рухомого складу е забезпечення на високому р1вш безпеки руху по!зд1в, виконання маневрових 1 навантажувально-розвантажувальних робгг, збереження вагошв { вантаж1в, а також всеб1чне врахування як специфжи вантаж1в, що транспортуються, так { вимог вантажовласника до параметр1в транспортно! системи. Останнш факт е важливим при вибору вантажовласником того чи шшого виду транспорту для перевезення.
Постановка проблеми. Останшм часом шдвищення конкурентоспроможност зал1зниць можливо тшьки за рахунок надання транспортних послуг з принципово новою яюстю з урахуванням шдив1дуальних побажань вантажовласниюв до лопстично! системи доставки. При цьому зал1знищ шд час перевезення несуть додатков1 витрати, як пов'язаш з побудовою лопстичного ланцюга доставки, прискоренням перемщення та переробки по!зд1в та оптим1защею маршруту !х прямування: для деяких вантаж1в транспортна складова в !х кшцево! соб1вартост1 складае до 50%. Для яюсно! роботи в таких умовах зал1знищ повинш планувати обслуговування з урахуванням наявност найвипдшших напрямюв прямування вантаж1в, що дозволяе ч1тко визначити час прибуття вантажу та отримати додатковий прибуток.
Анал1з нормативних актiв, доШджень i публЫацш. Вщповщно до [1], у випадку порушення зобов'язань, якi випливають з договору перевезення, сторони несуть вщповщальшсть. Цившьно-правова вiдповiдальнiсть залiзницi грунтуеться на загальних принципах, закрiплених у статл 116, де зазначено, що за несвоечасну доставку вантажiв залiзниця у найпршому випадку (за прострочення на чотири i бiльше дiб) сплачуе одержувачу штраф у розмiрi 30 % вщ провiзноl плати. В той же час зпдно до п. 23 [2] плата за перевезення вантажiв великою швидюстю визначаеться за вщповщними схемами вантажно! швидкост зi збiльшенням у 2 рази i повинна компенсувати додатковi витрати залiзницi, якi пов'язанi зi збшьшенням швидкостi. Якщо розглянути з позици вантажовласникiв окремi правовi пiдстави перевезень, вони можуть не в повно! мiрi вiдповiдають вимогам привабливостi зашзниць.
З iншого боку, проблема формування оптимального маршруту прямування поlздiв в рамках лопстичного обслуговування е одшею з найбiльш актуальних для залiзниць. Зокрема, дослiдження у цьому напрямку здшснюеться як в УкраАт [3], так i за кордоном [4]. Нажаль у бiльшостi публiкацiй вщсутня прив'язка до конкретних умов мережi залiзниць, а в математичнi модел^ як правило, е детермiнованими.
Формулювання цтей (постановка завдання). У бшьшост публжацп пiдкреслюеться необхiднiсть врахування штереЫв i вимог вантажовласникiв при побудовi логiстичних ланцюгiв. Тому транспортне обслуговування залiзницями повинно орiентуватись на наявшсть системи логiстичних центрiв, функцiонування яких спрямовано на оптимiзацiю маршрутiв прямування вантажiв при безумовному виконаннi договiрних строкiв доставки. Аналiз показникiв роботи залiзниць дозволяе зробити висновок про важливють та актуальнiсть рiшення задачi формування на мережi залiзниць Украши логiстичних ланцюгiв, за допомогою яких можливо зменшити значну частину вантажу, що знаходиться в руЫ. К^м того, оптимiзацiя маршруту прямування поlздiв дозволить заздалегiдь визначити точний час надходження вантажу до вантажоодержувача, що сприятиме шдвищенню конкурентоспроможност залiзниць.
Формування логктичного ланцюгу доставки вантажiв на базi оптим1заци маршруту прямування поíздiв. Розглянемо наступну модель функщонування лопстичного ланцюгу. Кожнш дшьнищ ёу залiзничноl мережi, по якiй здiйснюеться доставка вантажу, поставимо у вщповщшсть двi множини: множину економiчного ефекту М вщ проходження по1зду i множину витрат В. Кожна з них мае едину природу походження, тому очевидно, що вони залежать у тому чи^ вщ iмовiрного часу прямування
t1j по дшьнищ, перерозподшом перев1зно! плати м1ж зал1зничними
тдроздшами, як беруть участь у перевезенш, 1, у загальному випадку, пропорцшш виконано! перев1зно! роботь
Формал1зуемо зал1зничну мережу у вигляд1 неор1ентованого графу С(У, Б), де V - множина вузлових станцш, як е вершинами графа V / е V, / е [1; п], Б - множина зал1зничних дшьниць, як примикають до
станцш, dlJ е Б, /, у е [1; п], / ф у. Вага кожно! вершини та ребра може
обиратися в залежност вщ мети моделювання, у даному випадку - це економ1чний ефект М вщ проходження по!зду \ множина витрат В. Це не звужуе коло застосування модель Кожний маршрут прямування (ланцюг мереж1) Л е Л з1 станци формування (початково! вершини) на станцш розформування (в кшцеву вершину) характеризуе лопстичний ланцюг перевезення.
Для ршення задач1 перейдемо вщ графу С до графу С0 таким чином, що кожно! вершит поставимо у вщповщшсть дв1 V +, VУ е О0, V у ^ (V+, VУ),
причому кожному ребру dJJ, шцедентному вершиш У| у граф1 С,
вщповщають ребра ^, ^ у граф1 С0. Дуз1 м1ж вершинами V +, VУ
поставимо у вщповщшсть показники економ1чного ефекту { сумарних витрат у вершит - це необхщно для забезпечення можливост !х екв1валентного використання як на ребрах графу, так { вершинах. Приклад екв1валентного перетворення вершин наведено на рисунку 1.
(М2т = {8}, В2т = {12}} 10 (ЗОН V, У 25 (80)-
15 (50)
10 (30)
25 (80)
15 (50)
-15 (50)
Рисунок 1 - Екв1валентне перетворення вершини графу
Для врахування витрат, що пов'язаш з початково-кшцевими операщями { подачею-забиранням вагошв на мюцях незагального користування, а також з додатковими лопстичними витратами у вантажовласниюв, до графу С0 слщ також ввести фштивт вершини vвjв -
во
витiк для вантажовiдправника i стiк - для вантажоодержувача з
використанням е^валентного перетворення (див. рисунок 1).
Введемо також до моделi фактичну тривалють перевезення Т(Л) по маршруту X - суму чаЫв прямування вЫм дiльницям та нормативний час перевезення Тн. Останнш може бути обчислено вiдповiдно [1] або обговорено у договорi транспортного обслуговування. Слщ звернути увагу на той факт, що у реальних залiзничних перевезеннях витрати вiд переробки по1зду та визначений час обробки i затримок мае мiсце на станщях, тобто у вершинах У| графу С0(У, Б).
Для поставлено: задачi оптимiзацil ланцюгу доставки вантажу за рахунок вибору ращонального маршруту прямування розглянемо процес прийняття ршення, який полягае у виборi таких технолопчних параметрiв системи доставки, як дозволяють отримати прийнятний рiвень якост для вантажовласника. Реалiзацiя альтернативних технолопчних варiантiв призводять до рiзного стану системи доставки, тому у процес прийняття ршення необхiдно мати можливють оцiнки якостi кожного варiанту за схемою, яку наведено на рисунку 2. Даний шдхщ слщ використати для створення системи шдтримки ршення задач оперативного управлшня i прогнозування технолопчного стану логiстичного ланцюгу.
Використання класичного пiдходу до побудови моделi логiстичного ланцюгу i визначення оптимального маршруту пов'язано з розбивкою системи на шдсистеми, характеристики яких визначено залежно вiд !х складностi та технологи функщонування [5]. Тому, для кожно1 пiдсистеми необхiдно отримати набiр моделей i множин показникiв, i для загальносистемного моделювання об'еднати !х в едину систему. При цьому значення показникiв множин М i В будуть залежать вiд маршруту прямування у силу рiзноl технологи по1зду на кожно1 дiльницi або станци, тому
V/ е [1, д]: / (И,) е М, / (В,) е В , (1)
де q - кiлькiсть показникiв множин М i В. У подальшому цю залежнiсть позначимо як М(Л) {В(Л).
Припустимо, що витрати та економiчний ефект е опуклими функцiями. У [6] доведено, що при такому характерi вартюних показникiв iснують ефективнi методи визначення екстремальних потокiв у графах. До таких методiв можливо вщнести, наприклад, методи Басакера-Гоуена або метод Клейна. У цьому випадку цшьова функщя для пошуку оптимального
лопстичного ланцюгу перевезення вантажопотоку буде мати наступний вигляд
Л* = аг§ тах[М (Л) - В (Л)], М (Л) - В (Л) > 0 Л
(2)
Ыдентифкащя вимогдо лопстичного ланцюгу доставки ватажу
Визначення системного взаемозв'зяку тж елементами ланцюгу
Збирання \ обробка ¡нформацм
Виб1р показнимв \ якост1 функцюнування ланцюгу
Виб1р найбтьш важпивих
показниюв у якост1 екстремальних критермв
Корегування впливу показниюв на критерм якост1
Формал1зац1я задач1 прийнятя ршення \ оптим1зацм лопстичного ланцюгу
Отримання оптимальних параметр1в лопстичного ланцюгу доставки вантажу
Рисунок 2 - Блок-схема р1шення задач1 прийняття р1шення
Вщмшною ознакою задач1 (2) е визначення оптимального вар1анту за багатьма показниками. Для подолання невизначеност1, пов'язанох 1з
6araTOKprn,epianbmcTO задачi, n0Tpi6H0 введення поняття кращого рiшення з використанням принципiв оптимальносп, якi забезпечують порiвняння BapiaHTiB у межах простору критерп'в при пошуку компромiсних рiшень [6]. Нажаль, ефективно описати залежшсть множин витрат i економiчного ефекту M(Л) i В(Л) вiд технологiчних фaктоpiв i iнших пapaметpiв у явному виглядi дуже складно. Тому екстремальну задачу (2) можливо фоpмaлiзувaти як екстремальну з припущеннями i виpiшувaти методами пошуково! оптимiзaцil. Методи пошуково! оптимiзaщl базуються на викоpистaннi шформаци про технолопчний процес доставки i в послщовному полiпшеннi якостi отриманих екстремальних piшень зaдaчi у тому чист - в умовах невизнaченостi i неч^ко! шформаци.
Для визначення оптимальних логiстичних лaнцюгiв Лк * еА * на сети G необхщно задачу (2) виршити для кожно! пари вершин. Оскiльки кожний по!зд може мати свою кaтегоpiю, отриману задачу виpiшено як «задачу про багатопродуктовий потш». Бaгaтокpитеpiaльний характер цшьово! функцп дозволяе перейти, до ll piшення у зaлежностi вiд векторно! функцп' якостi Ф(Х) функцiонувaння лопстично! ланцюгу, яка може бути задана у неявному виглядь
Отримання piвнiв функцп якостi Ф(Л) здшснюеться на основi поточних значень складових частин, причому, у тих випадках, коли вщсутня можливiсть встановити щ значення у явному виглядi - як значення функцп пpинaлежностi. Як приклад на рисунку 3 наведено блок-схему розрахунку показниюв для транзитно! вершини меpежi.
У розглянутому вapiaнтi функцiя якостi функцiонувaння лопстичного ланцюгу Ф(Х) е вектором значень набору показниюв всього ланцюгу, тому ll можливо вважати за яюсть результату функцiонувaння лопстично! системи доставки вантажу у цшому. Тому пошук piшення зaдaчi (2) можливо здшснити у виглядi
f (Л*) = arg max [Ф(Л)],
Л е л (3)
V/ е [1, q]: f (M t) е М, f (B t) е В
З урахуванням висновюв, отриманих у [7], визначення технолопчних пapaметpiв оптимального лопстичного ланцюгу доставки вантажу можливо фоpмaлiзувaти як задачу прийняття ршення.
Визначення необхщних заход1в по скорченню затримок та !х вартосп
из
Рисунок 3 - Блок-схема розрахунку показнишв якост1 для вершини мереж1
(транзит)
Якщо вважати у загальному випадку функщю якост Ф(Х) неч1ткою (хоча б для декшькох показниюв), то вщношення побудуеться за композицшним правилом висновюв Заде
I (Л*) = Аф(Я)(Ф*(Л)) = и к/(Л)(Ф*(Л)) п цф / *(Л) (Ф*(Л))
(4)
Ф(Л) е Ф * (Л)
де Ф*(Х) - функщя якост функцюнування лопстичного ланцюга, яка е неч1тким вектором з найбшьш бажаних показниюв Ф^(Х), V / е [1, д];
^(.)(Ф (Л)) - вщповщш функци приналежност показниюв неч1ткому
вектору функци якост Ф*(Х).
Таким чином, композицшне правило висновюв в цьому випадку задае закон функцюнування неч1тко! модел1 лопстичного ланцюга, як системи тдтримки прийняття ршення.
Висновки. Запропонований шдхщ до визначення оптимального маршруту X* прямування по!зду на граф1 С0 е одним з вар1ант1в р1шення задач1 про формування рацюнального лопстичного ланцюгу доставки вантажу. Вт враховуе специфжу технологи роботи зал1зниць { можливу ефективтсть системи доставки для зал1знищ { для вантажовласника. Одночасно, використання неч1тких моделей прийняття ршення дае можливють лопстичним центрам здшснювати гнучкий управлтський вплив на ланки лопстичного ланцюга та вщповщш виконавч1 шдроздши. Показано складтсть виршено! задач1 з неч1ткими даними { шляхи !! подальшого уточнення. Запропоноване ршення можливо бути практично використано для формування систем тдтримки прийняття ршень для лопстичних центр1в зал1зниць, операторських та експедицтних компанш.
Список лтератури
1 Статут зал1зниць Укра!ни. - К.: Транспорт Укра!ни, 1998.
2 Збiрник тарифiв на перевезення вантаж1в залiзничним транспортом Укра!ни. Тарифне к^вництво №1. Наказ Мiнiстерства транспорту Укра!ни вiд 15 листопада 1999 року N 551.
3 Оконенко Г.М. Методика визначення оптимально! кшькосп та рацюнально! схеми розташування сортувальних станцiй на мережi залiзниць Укра!ни // Зб. наук. праць. - Харюв: УкрДАЗТ. - № 53.- 2003. - С. 29 - 35.
4 Галабурда В.Г. Оптимальное планирование перевозок и маркетинг //Железнодорожный транспорт. - 1991.- №8. С. 60 - 63.
5 Бурков В. Н., Заложнев А.Ю., Новиков Д. А. Теория графов в управлении организационными системами. М.: Синтег, 2001.-124 с.
6 Кристофидес Н. - Теория графов. Алгоритмический подход. М.: Мир, 1978 -
432 с.
7 Ломотько Д.В. Формування неч^мо бази знань та системи тдтримки прийняття рiшення у тдроздшах залiзниць // Iнформацiйно-керуючi системи на залiзничному транспортi.- № 2.- 2006.
УДК 656.2.08
Мойсеенко В.И., к.т.н., доцент (УкрГАЖТ)
СТРУКТУРНЫЙ СИНТЕЗ УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ КАК
СИСТЕМНАЯ ПАРАДИГМА
Формулирование проблемы и ее связь с научно - практическими задачами. Системный подход находит все более широкое распространение в различных научных приложениях, выступая в роли универсального направляющего принципа, позволяющего вести целенаправленные исследования. Системная парадигма пришла на смену механической манере мышления, доминировавшей на протяжении двух последних столетий. Классическая теория систем Л. Берталланфи, строго следовавшая структурным признакам, не в состоянии эффективно решать проблемы оперативного управления безопасностью железнодорожного транспорта [1]. Прежде всего это объясняется требованием оперативной мобилизации системы, имеющей мультифункциональную природу. Кроме того сложность иерархии и межсистемного взаимодействия усложняет задачу исследователей.
Переломным моментом в решении этой проблемы можно считать работы П.К. Анохина по теории функциональных систем [2]. Система рассматривается как совокупность частей, деятельность которых заканчивается достижением полезного результата, который в свою очередь способен воздействовать на систему.
В этом плане можно говорить о системном подходе как методологическом принципе для объяснения разнообразных явлений в природе и обществе. Наличие человека в функциональной структуре существенно усложняет все исходные рассуждения. Применительно к существу вопроса можно говорить о наличии субъективно-объективно-
