Модель процесса взаимодействия автомобильного и железнодорожного транспорта в транспортных узлах Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

ТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫ

УДК 656.96

МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО И ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА В ТРАНСПОРТНЫХ УЗЛАХ

Т.А. Омельченко, аспирант, Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет

Аннотация. Предложена модель технологического процесса взаимодействия участников доставки в транспортных автомобильно-железнодорожных узлах, позволяющая учесть интересы всех субъектов процесса. В качестве критерия эффективности предложено использовать минимум суммарных затрат, связанных с непроизводительными простоями транспортных средств, механизмов, грузов и складских площадей в транспортном узле.

Ключевые слова: транспортно-экспедиторское обслуживание, транспортный узел, критерий эффективности, взаимодействие видов транспорта.

МОДЕЛЬ ПРОЦЕСУ ВЗАСМОДП АВТОМОБ1ЛЬНОГО ТА ЗАЛ1ЗНИЧНОГО ТРАНСПОРТУ В ТРАНСПОРТНИХ ВУЗЛАХ

Т.О. Омельченко, асшрант, Харкчвський нацюнальний автомобшьно-дорожнш ушверситет

Анотаця. Запропоновано модель технолог1чного процесу взаемодИ' учасниюв доставки у транспортних автомобыьно-зал^зничних вузлах, що дозволяе врахувати ттереси вах суб 'ект1в процесу. Як критерий ефективност1 запропоновано використовувати мШмум сумар-них витрат, пов 'язаних з непродуктивними простоями транспортних засоб1в, мехатзм^в, ва-нтаж1в i складських площ у транспортному вузл1.

Ключов1 слова: транспортно-експедиторське обслуговування, транспортний вузол, критерт ефективностi, взаемодiя видiв транспорту.

MODEL OF THE PROCESS OF INTERACTION OF THE ROAD AND RAILWАY TRANSPORT AT TRANSPORTATION NODES

T. Omelchenko, P.G., Kharkiv National Automobile and Highway University

Abstract. The model of technological process of interaction of delivery process participants in transport road and railway nodes, which allows considering the interests of all subjects of the process has been proposed. As an efficiency criterion it was proposed to use the minimum of overall costs associated with unproductive downtime of vehicles, machinery, cargo units and warehouse space at the transport node.

Key words: freight forwarding, transport node, efficiency criterion, transport modes interaction.

Введение

Процессы взаимодействия нескольких видов транспорта играют важную роль при экспедиторском обслуживании клиентуры. Рациональное функционирование транспортного

узла позволяет обеспечить эффективное взаимодействие всех субъектов доставки, однако в настоящее время ТУ являются «узким местом» всей логистической цепочки доставки грузов.

Проведенный анализ показал: детальные модели технологических процессов взаимодействия транспорта в ТУ отсутствуют или же они не приспособлены к современному состоянию, что обусловлено сложностью процесса и влиянием на него множества случайных факторов.

Анализ публикаций

Анализ теоретических разработок в сфере совершенствования процесса экспедиторского обслуживания клиентуры (ТЭО) при взаимодействии в ТУ рассмотрен в [1-5].

Рационализация ТЭО субъектов доставки в работе [1] рассмотрена с точки зрения работы грузовой железнодорожной станции, имеющей все технические средства для обеспечения перевозки и вспомогательных операций. Рассмотрены возможности сокращения численности работников, высвобождение оборотных средств от ускорения доставки грузов, высвобождение складских площадей, сокращение простоя транспортных средств под погрузочно-разгрузочными работами (ПРР), снижение транспортных издержек в народном хозяйстве и др. Основным недостатком является необходимость полного материально-технического обеспечения ТЭП, что сужает сферы применения предложенных методик на практике.

Авторами [2] предложены методики определения рациональных форм организации ТЭО, позволяющие учесть интересы одного из участников технологического процесса. Критериями эффективности, в зависимости от интересов клиента, могут быть: минимизация народнохозяйственных затрат на доставку груза, минимизация межведомственных передач груза. В целом предложенный подход разработан для функционирования ТЭП в условиях централизованного планирования и не учитывает стохастический характер процесса ТЭО.

Методика совершенствования доставки грузов в работе [3] предложена по двум группам критериев. К первой группе отнесены показатели эффективности отдельных процессов (своевременность и продолжительность доставки, потери грузов, производительность транспортных средств и погрузочно-разгру-зочных механизмов (ПРМ)), ко второй - показатели интегральной эффективности до-

ставки (удельная трудоемкость транспортно-технологических операций, энергоемкость комплекса операций, прибыль, приведенные затраты).

Наиболее значимыми показателями эффективности доставки грузов, согласно исследованию [4], являются: затраты на доставку груза, потребление топлива, численность работников транспортного предприятия.

В работах [5-7] выделен ряд основных типов задач, за счет которых возможно повысить эффективность ТЭО: обоснование новой технологической схемы; выбор схемы технологического процесса; обоснование целесообразности обращения к экспедитору; выбор экспедитора и перевозчика из ряда альтернативных вариантов; выбор подвижного состава, средств механизации (ПРР).

Общим недостатком рассмотренных методик является то, что они позволяют учесть интересы одного или двух участников процесса обслуживания, что не соответствует современным требованиям рынка транспортно-экспедиторского обслуживания.

Цель и постановка задачи

Целью работы является повышение эффективности функционирования транспортного узла за счет рационализации взаимодействия автомобильного и железнодорожного транспорта в узле.

Для достижения цели обосновывается критерий эффективности обслуживания клиентуры экспедиторских предприятий в транспортных узлах, выделяются входящие управляющие воздействия и факторы внешней среды, характеризуются основные элементы технологического процесса, а также аналитически формализуются зависимости между входящими параметрами, характеристиками элементов и критерием эффективности.

Обоснование критерия эффективности процесса экспедиторского обслуживания в транспортных узлах

Совершенствование обслуживания клиентуры транспортных и экспедиторских предприятий обеспечивается за счет повышения эффективности взаимодействия предприятий в ТУ. Участниками рассматриваемого процес-

са являются предприятия автомобильного и железнодорожного транспорта, ТУ и грузовладельцы. В качестве основных требований участников можно выделить:

- для перевозчиков - исключение непроизводительных простоев транспортных средств (ТС) в ТУ;

- для ТУ - наиболее эффективное использование складских площадей и производственных ресурсов;

- для грузовладельцев - снижение затрат на переработку грузов в ТУ, а также минимизация времени доставки грузов.

Учитывая особенности и требования участников, критерием оценки эффективности целесообразно использовать показатель суммарных затрат участников при экспедиторском обслуживании в ТУ

Зсум =£ З, ^ min, (1)

¿=1

где З, - затраты ,-го участника на обслуживание в ТУ, грн; n - количество участников процесса доставки.

Принимая во внимание стохастическую природу транспортного процесса в целом, следует учитывать, что технологическому процессу обслуживания в ТУ могут сопутствовать непроизводительные простои, которые увеличивают затраты одного или нескольких участников. Тогда суммарные затраты на обслуживание в узлах будут состоять из затрат, связанных с выполнением операций, и затрат, понесенных участниками из-за простоев

Зсум =£( Зобсл,+ ЗоЖ,)^ min. (2)

=1

Удельные затраты на выполнение технологических операций являются постоянной величиной, а затраты, связанные с ожиданием, в условиях стохастической среды могут изменяться. В таком случае целесообразно использовать в качестве критерия суммарные затраты, понесенные при непроизводительных простоях

Зоум =£ ЗоЖ,^ min. (3)

=1

Затраты участников, связанные с ожиданием, зависят от времени непроизводительных простоев механизмов, ТС и грузов, а также удельной стоимости соответствующих непроизводительных простоев

п т

Зоум =12Х- min, (4)

=1 =1

где n - количество заявок на обслуживание; m - количество видов производственных ресурсов, задействованных в процессе обслуживания; Т3ож. - длительность непроизводительных простоев механизмов, ТС, складских площадей и грузов при обслуживании ,-й заявки, ч; Сж - удельная стоимость непроизводительного простоя для механизмов, ТС, складских площадей и грузов при обслуживании , -й заявки, грн/ч.

Достижение оптимального значения функции (4) возможно при определенных параметрах процесса экспедиторского обслуживания клиентуры в транспортных узлах. Поэтому для обоснования оптимальных параметров технологических процессов взаимодействия необходимо детальное исследование процесса на основании модели.

Модель процесса взаимодействия автомобильного и железнодорожного

транспорта в транспортном узле

Технологический процесс взаимодействия автомобильного и железнодорожного транспорта в ТУ включает в себя совокупность подпроцессов, таких как: процесс разгрузки груза с железнодорожного или автомобильного транспорта на склад; процесс переработки и хранения груза в транспортном узле; процесс перегрузки по прямому варианту (автомобиль - вагон и вагон - автомобиль); процесс погрузки груза на автомобильный транспорт; процесс погрузки груза со склада на транспорт.

Процесс взаимодействия автомобильного и железнодорожного транспорта в узлах представлен в виде кибернетической модели «белого ящика» (рис. 1). Регулируемыми параметрами модели являются характеристики ТУ - площадь склада и количество ПРМ.

Процесс взаимодействия транспорта в узлах обладает стохастическими характеристиками.

Рис. 1. Модель процесса взаимодействия субъектов доставки в грузовом автомобильно-железнодорожном узле: С™*,С™,Сж ,С™то,Сожжд - удельная стоимость простоя механизмов, складских площадей, груза, автомобилей, железнодорожных вагонов соответственно, грн/ч; 1а - интервал подхода автомобилей, ч; 1в - интервал подхода железнодорожных составов, ч; qа - грузоподъемность автомобиля, т; qв - грузоподъемность вагона, ч; пв - количество вагонов в подаче, ед.; ^мех - количество механизмов, ед.; ^ - время разгрузки с

вагона 1 т груза, ч/т; ^ - время погрузки 1 т груза в вагон, ч/т; - время погрузки 1 т

груза на автомобиль, ч/т; £ - время разгрузки 1 т груза с автомобиля, ч/т Fскл - площадь склада, м2

Предложенная модель учитывает такие случайные величины, как интервалы подхода ТС, количество вагонов в подаче, время погрузки/разгрузки 1 т груза.

Система ограничений включает следующие условия:

1. Сумма интервалов прибытия автомобилей равна сумме интервалов прибытия железнодорожных вагонов за период моделирования

2Х =17в,, 1=1

(5)

г_1

где 1а - интервал подхода автомобилей, ч; 1в -интервал подхода вагонов, ч.

2. Партия груза, прибывшая в ТУ одним ви-

дом транспорта, отправляется другим видом

транспорта

п т

^^^приб.авто _^ '

отпр.жд 1

г_1

1_1

п т

^^отпр.авто _^ ' о

приб.жд 1

г_1

1=1

(7)

где бгприбавто, ег0ТПравТ0 - количество груза по прибытию или отправлению автомобильным транспортом соответственно, т; ^при&жд,

О отпр.жд - количество груза по прибытию или

отправлению железнодорожным транспортом соответственно, т.

3. Пропускная способность ТУ и производительность механизмов позволяют обработать весь поступающий груз

п

Па п > ^ ^ ^авто

г_1

пждп >£ е.

жд 1 '

1_1

Щ > й-

где 0™™, джд - общее количество груза,

прибывающее и отправленное автомобильным и железнодорожным транспортом за

Па.п угжд.п

^ , _____ _ 3 3 т , Пт - пропускная способность в тоннах пунктов погрузки-разгрузки за период моделирования, обслуживающих автомобильный и железнодорожный транспорт соответственно, т; Пф -пропускная способность в тоннах поста погрузки-разгрузки, т.

му варианту, длительность непроизводительного простоя в ожидании определяется как разница моментов времени прибытия груза (окончания разгрузки) с одного вида ТС средства и прибытия другого вида транспортного средства в ТУ

т^авто2 _ т^жд т^авто

ож^ ок.р.^- приб, '

жд2 авто

ож, ок.р.

_ 1 жд

приб,

(13)

(14)

4. Количество вагонов в подаче и количество

ПРМ - целые числа: N..

е 2 .

Непроизводительные простои при погрузке для автомобильного и железнодорожного транспорта возникают в случае отсутствия свободного поста погрузки или отсутствия груза на складе. Их продолжительность определяется как максимальное значение времени ожидания по видам транспорта

тжто = тах [т™1; Г™2 ]

Г™ _ тах [Тжд1; Г^ ],

(9)

(10)

где 1 ож . , 1 ож . - длительность непроизводительного простоя, связанная с отсутствием

г т^авто2 т7жд2

свободного поста погрузки, ч; 1 ож , 1 ож -

длительность непроизводительного простоя, связанная с отсутствием груза для отправки соответствующим видом транспорта, ч;

Длительность непроизводительного простоя транспортных средств, связанная с отсутствием свободного поста погрузки, зависит от момента времени окончания обслуживания предыдущей заявки и определяется как разница между временем прибытия в ТУ и началом процесса погрузки.

г авто1 _ тавто т авто

ож, нач.п, приб, '

г жд1 _ 1 жд 1 жд

ож, нач.п, приб, *

(11) (12)

Второй вид непроизводительных простоев при погрузке обусловлен отсутствием груза для отправки, следовательно, ТС будет простаивать в ожидании с момента времени прибытия до момента поступления груза в ТУ. Учитывая обязательное условие перегрузки груза с одного вида транспорта на другой и возможность перегрузки по прямо-

Гавто тжд

приб-, 1 приб-_ момент времени прибытия

ТС в узел для автомобильного и железнодорожного транспорта соответственно, ч.

Модель учитывает последовательный подход каждого вида транспорта в узел взаимодействия, тогда момент прибытия транспортных средств зависит от случайной величины интервала подхода. Для первой заявки

т^авто _ т^жд _ /л

1 0 _ 1 0 _ 0

авто авто

1 приб _ 1+1 а

1 жд _ 1 жд . т 1 приб; _ 1 г-1 ^ 1 в

(15)

(16)

где 1а - интервал подхода автомобилей, ч; 1в -интервал подхода железнодорожных составов, ч.

Момент времени начала погрузки для автомобильного транспорта определяется в зависимости от сложившейся ситуации. Процесс погрузки может начаться в момент прибытия автомобиля, в случае наличия груза и свободного поста погрузки; если одно из условий не выполняется (количество груза в ТУ меньше грузоподъемности ТС, все посты погрузки заняты), то ТС простаивает

1 нач _ 1 авто

п, приб, '

Г авто ^ тгавто гл ^ „ ок.п, - < 1приб, и °ту ^ Что

1 нач _ '

1 авто ^ т авто1

при

ттнач _

п _ при

1 нач _

приб, ож; '

Г авто г/-! авто „

ок.п,_1 > 1приб, и 0ТУ ^ Что

/у авто . т-»авто2 приб, ож,

1 о3:™, < 1и 0ту < Что

1

приб,

тах

[Г авто1. тавто2 ] ож ' ож ]'

Г авто г/-! авто „

ок.п,_1 > 1приб, и °ТУ < Что ■

Для железнодорожного транспорта момент начала погрузки также зависит от наличия свободных постов погрузки и количества груза, подготовленного к отправке в вагонах.

Т,

жд

нач.п,

. т жд

приб, -

при Т^ < Т^и ету > qтc

Т жд нач.п,

. т жд I г

приб, ож

жд1

при Т«> Т-бИ ЙТУ > qтc

Т

жд

нач.п,

Т жд , г

приб, о

приб,

жд2 ож ,

(18)

при Т<Т-б, и е

ТУ < ^ГС

Т-, + тах [тжд1; Г^ ], при т > Т-б,и е

ТУ < ^ТС,

Т жд нач.п,

Г.

авто ок.п,_1

т »

момент времени оконча-

ния погрузки предыдущего ТС, ч; йТУ - объем груза в транспортном узле, т; qас - грузоподъемность ТС, т.

Непроизводительные простои ТС автомобильного и железнодорожного транспорта могут возникать при разгрузке; при этом их длительность определяется как разница моментов времени начала разгрузки и прибытия транспортного средства в ТУ

г авто _ т авто т авто

ож, нач.р, приб,

г жд_т жд _Т жд

ож, нач.р, приб, *

(19)

(20)

Значение момента времени окончания разгрузки ТС зависит от момента начала данного процесса и его продолжительности

Т авто _т авто . - а

ок.р, нач.р, р,

Т жд _ Т жд I - жд ок.р, нач.р, р,

(23)

(24)

где , £д - длительность разгрузки ТС, ч.

Длительность разгрузки ТС определяется количеством груза в транспортном средстве, удельным временем разгрузки для ПРМ, а также количеством механизмов, выполняющих разгрузку

а _ ЧТС ' 1 'й _

а

Р1т,

^.жд _

'р, _■

к.

а ' п ' 1,

1в в р1т,

к.

(25)

(26)

а

где

с

ьР1т^ *Р1т - время разгрузки 1 т, ч/т; Кмех

- количество обслуживающих механизмов, ед.; ав - объем груза в вагоне, т; пв - количество вагонов в подаче, ед.

Требованием грузовладельцев является минимизация времени и стоимости доставки груза. Рассматривая функционирование ТУ, требование грузовладельцев - это минимизация времени и стоимости обработки грузов.

Момент времени начала погрузки для автомобилей и вагонов зависит от наличия свободного поста разгрузки, если условие выполняется, то момент времени начала погрузки совпадает с моментом времени прибытия в ТУ

| тавто _тавто пр ТаВТО < Тавто

' нач.р, приб, ' г °к р,_1 приб,

| т^авто _ т^авто . т^авто т^авто . т^авто

1 1 нач.р, _ 1 приб, 1 Г ож, > при 1 ок.п,— > 1 приб,

(21)

I гр-жд гр-жд гр-жд гр-МЦ

Мначр _ ^..б , при 1ок.р, , < 1

приб,

приб,

Т жд _ т жд I г жд приТ жд > Т жд

I нач.р, приб, ож, ' г °к.п,_1 приб,

(22)

где Тоа

момент времени окончания раз-

грузки предыдущего ТС, ч.

При поступлении грузов в ТУ могут возникать непроизводительные простои, определяющиеся в зависимости от технологии их обработки в ТУ. Подразумевается возможность кратковременного хранения грузов на автомобильной рампе и железнодорожной платформе. При обработке груза через склад груз простаивает с момента времени окончания разгрузки до момента времени отправки на склад; при перегрузке по прямому варианту - с момента времени окончания разгрузки до момента времени начала погрузки

т гр. _ Т

ож., ]

Тгр. _ т

Т СКЛ. отпр, '

авто ., нач.п,

Т с

, , отпр,

авто

авто нач.п,

-гскД.

т^гр. _ т^авто гр

ож . ок.р

(27)

нач.п,

ттр. _ Т^жд гр\

ож., OK.рj т

авто нач.п,

1-1

Погрузочно-разгрузочные механизмы простаивают в ожидании в случае отсутствия ТС на постах. Длительность непроизводительных простоев для погрузо-разгрузочных механизмов включает в себя длительность простоя механизмов, обслуживающих железнодорожный и автомобильный транспорт

т мех _ т мех1 . т

ож

мех1

мех2 ,

(28)

7Т

о

мех1 ож:

то

мех2 ож:

длительность простоя по-

грузо-разгрузочных механизмов, работающих на фронте погрузки-разгрузки автомобильного и железнодорожного транспорта соответственно, ч.

Непроизводительный простой начинается с момента времени окончания погрузо-разгру-зочных работ одного ТС и заканчивается в момент постановки следующего ТС под обслуживание

т-гмех1 _ I т-гавто т-гавто \ лт

°ж, _ V °к-п(р),_1 нач.п(р), ) ъ

(29)

тмех2 _ 11 жд _ 1 жд \ _ N (30)

ож, \ ок.пф),^ нач.п(р), / мех *

Длительность непроизводительного простоя складских площадей возникает при отсутствии или неполном заполнении складских площадей и должно определяться в каждый момент времени поступления или отправки груза со склада

1<ЖЛ. _ / птах _ п \ д.

1ож1 Vпгр Пфг) "

(31)

где п , пф - максимально возможное и

гр ф/

фактическое число транспортных пакетов на складе соответственно, ед.; А.скл - интервал

времени между изменениями количества груза на складе, ч.

Вместимость склада зависит от полезной площади, площади транспортного пакета, количества ярусов складирования и коэффициента неравномерности укладки

Р • т

птах _ ^ скл

пгр _ "

а • Ь • п '

(32)

т—т 2

где Рскл - площадь склада, м ; а - длина транспортного пакета, м; Ь - ширина транс-

портного пакета, м; п - коэффициент плотности укладки; т - количество ярусов складирования, ед.

На основании предложенного критерия эффективности (4), с учетом описанных закономерностей целевая функция для модели взаимодействия субъектов процесса доставки в транспортном узле принимает следующий вид

'-'авто ' ож,

С ЭВТО ^ 1 жд С Жд ^

осум _ \ ' ггра

Зож _ [1 о-

I _1

I тгр лгр . умех у'-чмех .

ож; ож; ож; ож;

+1осжл сожл] ^ тт.

(33)

Таким образом, предложенная модель учитывает интересы каждого из участников экспедиторского обслуживания в транспортном узле.

Выводы

Проведенный анализ теоретических разработок позволяет утверждать, что при моделировании процессов обслуживания клиентуры экспедиторских предприятий необходимо учитывать большое количество случайных параметров.

Наиболее подходящими интегральными показателями оценки эффективности процесса экспедиторского обслуживания являются показатели экономического характера, поскольку они позволяют учесть в комплексе характеристики различных технологических процессов.

В качестве критерия эффективности взаимодействия предприятий в транспортных узлах предлагается использовать суммарные затраты, связанные с непроизводительными простоями транспортных средств, механизмов, грузов и складских площадей. Разработанная модель процесса взаимодействия участников доставки в грузовых автомобильно-железнодорожных узлах позволяет учесть требования всех участников процесса.

Литература

1. Сханова С.Э. Транспортно-экспедици-онное обслуживание / С.Э. Сханова, О.В. Попова, А.Э. Горев. - М.: Академия, 2005. - 432 с.

2. Нагорний С.В. Основи транспортно-експе-

дицшного обслуговування шдприемств, оргашзацш та населення: навч. пошбник / е.В. Нагорний, Г Л. Рибанов, Н.Ю. Че-рниш. - Харьков: ХНАДУ, 2002. - 106 с.

3. Воркут А.И. Грузовые автомобильные пе-

ревозки: учебник для вузов / А.И. Вор-кут. - Киев: Высш. шк., 1986. - 456 с.

4. Никоноров В.М. Показатели эффективно-

сти грузовых автомобильных перевозок // Вопросы современной науки и практики. - 2011. - Вып. 4 (36). - С. 87-94.

5. Наумов В.С. Основы повышения эффек-

тивности экспедиционного обслуживания на автомобильном транспорте: монография / В.С. Наумов. - Х.: ХНАДУ, 2010. - 144 с.

6. Наумов В.С. Транспортно-экспедиционное

обслуживание в логистических системах: монография / В.С. Наумов. - Х.: ХНАДУ, 2012. - 220 с.

7. Наумов В.С. Показатели оценки эффек-

тивности процесса транспортно-экспе-диционного обслуживания / В.С. Наумов // Интегрированная логистика. - 2009. -Вып. 6. - С. 22-25.

Рецензент: Е.В. Нагорный, профессор, д.т.н., ХНАДУ.

Статья поступила в редакцию 25 марта 2016 г.