CC BY
27
ТЕХНОЛОГИЯ ЗАГОТОВКИ И МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ДРЕВЕСИНЫ
УДК 626.74
Хвойные бореальной зоны. 2018. Т. XXXVI, № 3. С. 248-252
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ СКЛАДСКОЙ СЕТИ ПРЕДПРИЯТИЙ ЛЕСНОЙ ОТРАСЛИ
И. М. Еналеева-Бандура, А. Г. Данилов
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: [email protected]
Рыночная экономика существенно меняет требования к транспортному обслуживанию производственных процессов. Значительно возрастают требования к надежности и эффективности транспортных связей. Увеличивается роль экономических критериев. Все чаще упоминается понятие «транспортный сервис». Но наличие транспортного сервиса невозможно без эффективного распределения потоков грузов, а обозначенное распределение требует создания эффективных складских систем.
Таким образом, лесные склады образуют одну из основных подсистем логистической цепи поставок лесных грузов. Логистическая система предприятий лесной отрасли формирует организационные и технико-экономические требования к лесным складам, устанавливает цели и критерии оптимального функционирования складской системы, определяет условия переработки лесных грузов. В свою очередь, организация складирования лесоматериалов (выбор места расположения лесных складов, способ хранения лесоматериалов и др.) оказывает существенное влияние на издержки обращения, размер и движение запасов лесопродукции на различных участках логистической цепи поставок продуктов лесной отрасли от производителей до конечных потребителей.
Положительная роль складирования заключается в том, что обеспечивается выравнивание производства лесопродукции, создаются необходимые технические и организационные условия для комплектации лесных грузов, концентрации и распределения запасов.
Распределенная в пространстве система складов должна быть увязана управляемыми транспортными связями таким образом, чтобы можно было говорить о транспортно-складской системе. Только в этом случае емкости складов будут использоваться эффективно, а вся система способна эффективно преобразовать входные потоки в выходные, то есть поглощать и порождать всплески потоков.
Таким образом, разработка математической модели построения эффективных транспортно-складских систем в регионах распределения грузопотоков с учетом специфики отрасли, является актуальной научной задачей. Обозначенная модель позволит надежно обеспечить транспортно-технологический процесс доставки лесного сырья от производителей до конечных потребителей с минимумом затрат и необходимый транс-портно-складской сервис потребителям лесопродукции.
Ключевые слова: транспортно-технологический процесс, лесное сырье, оптимизация, распределительный склад, центр тяжести грузопотоков.
Conifers of the boreal area. 2018, Vol. XXXVI, No. 3, P. 248-252 MODELING OF FOREST INDUSTRY EFFECTIVE WAREHOUSE NETWORK I. M. Enaleeva-Bandura, A. G. Danilov
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
The market economy significantly changes the requirements for transportation of production processes. The requirements for the reliability and efficiency of transport links are increasing significantly. The role of economic criteria is increasing. The term "transport service"is being mentioned more frequently. But the availability of transport service is impossible without the efficient distribution of cargo flows, and the designated distribution requires the creation of effective warehouse systems.
Thus, forest warehouses form one of the main subsystems of the logistics supply chain of forest products. Logistics system of forest industry enterprises forms organizational and technical and economic requirements for forest warehouses, sets goals and criteria for the optimal functioning of the warehouse system, determines the conditions for processing of forest products. In turn, the organization of storage of timber (choice of location of forest warehouses, storage of timber, etc.) has a significant impact on the costs of circulation, the size and movement of stocks of forest products in different parts of the supply chain offorest products from manufacturers to the ultimate consumers.
The positive role of warehousing is that the production of timber products is leveled, the necessity of technical and organizational conditions are created for the complete set offorest products, concentration and distribution of stocks.
The system of warehouses distributed in space should be linked by transport links so that it is possible to talk about the transport and warehouse system. Only in this case the capacity of the warehouses to be used effectively, and the whole system is able to efficiently convert input streams into output streams, that is, to absorb and to generate bursts of flow.
Thus, the development of a mathematical model for the construction of efficient transport and warehouse systems in the regions of the distribution of cargo flows, taking into account the specifics of the industry, is an urgent scientific task. Designated model will ensure the transport - technological process of transporting wood raw materials from producers to end users with minimum cost and the required transportation and storage services to consumers.
Keywords: transport-technological process, forest raw materials, optimization, distribution warehouse, center of gravity of cargo flows.
ВВЕДЕНИЕ
В процессе моделирования объектов лесной отрасли, при планировании производства и управлении различными технологическими процессами применяются различные методы определения наиболее эффективных инженерных решений. Методы определения оптимальных решений зависят от сущности решаемой задачи, требуемой точности, изученности рассматриваемого явления и множества других факторов [2].
В практике работы проектных организаций и производственных предприятий процесс принятая решения по выбору места расположения распределительного центра состоит из нескольких этапов с постепенным переходом от крупных регионов ко все более мелким, вплоть до конкретных земельных участков.
Кроме того, самостоятельным вопросом, решение которого предшествует выбору места размещения, является определение производственной мощности объекта. Только решив его, приступают к анализу местоположения для объекта [1].
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ
Существует множество подходов к выбору местоположения распределительных объектов, таких как модель Вон Танена, модель Вебера, и многие другие. Рассмотрим модели, которые наиболее часто встречаются в научной литературе [1-6]. В модели, предложенной Вон Таненом, используется стратегия размещения складской системы на основе минимизации затрат.
Модель Вебера также разработана на основе минимизации затрат. В модели Вебера оптимальным местом размещения распределительного склада является то, в котором минимизируются общие затраты на транспортировку, т. е. затраты на доставку сырья на предприятие и готовой продукции на рынок.
Так же существуют другие модели проектирования складской сети, которые основаны на учете факторов спроса и рентабельности. При подобном моделировании размещения распределительных складов
необходимо не только минимизировать затраты на транспортировку сырья, но и учитывать рыночный спрос на обозначенное сырье.
Кроме того, в подобных моделях, ставиться условие, что транспортные тарифы и расстояние не связаны друг с другом линейно, т. е. тарифы с расстоянием возрастают, при этом относительное сокращение величины тарифов при увеличении расстояния способствует размещению складов в конечных точках каналов дистрибьюции, а не где-то на промежуточных участках.
Также существуют модели, основанные на факторах, являющихся для компании специфическими (например, экология, обеспечение безопасности), и элементах рентабельности, учитываемых при выборе места. Согласно, обозначенным моделям, оптимальным будет такое размещение складов, при котором прибыль оказывается максимальной.
Перечисляя основные подходы к моделированию складской сети, невозможно не упомянуть метод «центра тяжести». По методу «центра тяжести» склады размещаются с учетом задачи минимизации затрат на транспортировку. Подход по методу «центра тяжести» позволяет размещать склад или распределительный центр в точке, минимизирующей затраты на транспортировку для видов продукции, перемещаемых между производственным предприятием и рынком.
Также для моделирования места расположения распределительного склада используются модели приведенные ниже:
- планарные модели - наиболее простой вариант моделирования. Как правило, задача плоскостного размещения включает размещение одного или нескольких новых сооружений на плоскости, при этом понесенные затраты зависят от выбранного соответствующим образом «плоского» расстояния (например, расстояния в евклидовой геометрии) между новыми и существующими сооружениями, для которых уже известны характеристики размещения. Новые сооружения должны размещаться таким образом, чтобы минимизировать общие затраты;
- сетевые модели похожи на планарные, но за одним важным исключением: возможные места размещения имеют ограничение: они должны находиться либо непосредственно на транспортной сети, либо поблизости от нее. Сетевые модели устанавливают только те места, которые привязаны к различным транспортным сетям, таким, как автомобильные дороги, морские пути, железнодорожные линии и воздушные коридоры. Поэтому число потенциальных мест размещения складов в этом случае намного меньше, хотя места, определяемые при помощи такой модели, гораздо более реалистичны и наиболее полно отвечают требованиям;
- дискретные модели - самые сложные модели определения мест расположения складов. Во многих случаях потенциальные места размещения склада сводятся к нескольким конкретным участкам, которые выбирают благодаря их доступности и другим характеристикам. При этом такие места могут иметь различные стоимостные характеристики приобретения, работы склада, параметров грузоотправки и другие различные характеристики [1].
Чаще других моделей в научной литературе встречаются различные модификации метода «центра тяжести», так как обозначенный метод является наиболее простым в применении.
Рассмотрим его классическую постановку. Согласно обозначенному методу, место положения распределительного склада или лесного терминала можно определить как центр равновесной системы транспортных затрат. Основным условием при выборе месторасположения распределительного склада является минимум транспортных расходов, связанных с доставкой продуктов лесной отрасли от поставщиков на склад и с распределительного склада потребителям.
Традиционно для определения местонахождения распределительного склада используют метод наложения сетки координат на карту, на которой расположены места производства и потребления. При обозначенных координатах положение склада определяется как центр, который создает равновесную систему транспортных издержек.
Координаты распределительного центра определяются по следующим формулам:
* опт =Чх )/
^ =щ-я,) / т,
(1) (2)
Для решения обозначенной задачи оптимизации складской сети в источнике [1] предлагается использовать дискретную модель на основе метода «центра тяжести».
Метод моделирования основан на определении суммы статических моментов расположения производителей и потребителей (клиентов) относительно осей Х и У с учетом транспортных тарифов и объемов перевозок на каждом направлении.
Критерием оптимальности является минимизация затрат на доставку продукции от производителя в распределительный центр и потребителям из распределительного центра.
Транспортные издержки по доставке продукции будут определяться по формуле:
ь К х)Т]й] ^ шщ
(п)
(3)
где п - количество поставщиков; ; - объем поставки от поставщика , в распределительный центр; Кх) - объем поставки из распределительного центра потребителю -; Т, Т,- - тарифы на транспортировку; Di - расстояние от поставщика , до распределительного центра; ё - расстояние от распределительного центра до потребителя
Координаты оптимального расположения склада определяются по следующим формулам:
Хк =
=1
К^'Т-Х-, , , + 2
DT
]=1
( К(х)Т Х ^ - - -
/
К>ТХ
(К(х)Т.х. ^
ёТ
(4)
//
У =
Кп'ТУ. , , --+ 2
С К(х)Т У ^ - - -
DiTi
з=1
ёТ
/ /
КУ'Т.У.
■^п+т * , -Ч-Ч
С к(х)Т У ^ - - -
(5)
где X, и У, - координаты ,-го потребителя; Я, - грузооборот ,-го потребителя; Хопт и Уопт - координаты оптимального расположения распределительного склада.
В классической постановке метода «центра тяжести» в качестве расстояния между объектами используется расстояние по прямой. Такое допущение возможно в пределах небольшой области, например, в пределах города. Однако в рамках региона, где между двумя отдаленными точками редко встречаются отрезки дорог близкие к прямым, прямолинейное расстояние может дать существенную погрешность в определении центра тяжести грузопотоков [6].
где х,, у, - координаты поставщика х, у- координаты потребителя -; т - количество потребителей (клиентов); хк, ук - координаты распределительного центра.
Приведенная постановка моделирования месторасположения распределительного склада не учитывает виды (типы) транспортных средств, которыми будут осуществляться поставки, пропускной способности склада, специфики лесной отрасли.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
С учетом анализа методов моделирования оптимального места расположения распределительного склада, нами разработана математическая модель, которая является модификацией метода «центра тяжести грузопотоков». Но в отличие от классической постановки, она, как и модель Р. В. Константинова [1] учитывает реальные дорожные расстояния. Также разработанная нами модель учитывает виды (типы) транспортных средств, которыми будут осуществ-
/
/
ляться поставки, пропускную способность склада и специфику лесной отрасли.
Критерием оптимальности в разработанной модели является минимизация транспортных затрат, транспортные затраты формируются с учетом транспортных средств, задействованных в поставках лесного сырья.
Транспортные издержки по доставке продукции будут определяться по формуле
F =zr=1 TQk}Ckdk +f П=1 YQß)cTdk ^ min, (6) k=1 k=1
где m - количество поставщиков; n - количество потребителей; k - вид и тип транспорта; Qm - объем
поставки от г-го поставщика на распределительный
склад k-тым видом (типом) транспорта, м3; Qj) -
объем поставки k-тым видом (типом) транспорта
с распределительного склада потребителю j, м3; СЦр ,
C jj? - транспортные тарифы на 1 м3 лесного сырья,
k-тым видом (типом) транспорта, руб./км; dik - расстояние от поставщика i до распределительного склада, k-тым видом (типом) транспорта, км; djk - расстояние от распределительного склада до потребителя j, k-тым видом (типом) транспорта, км.
Координаты оптимального расположения склада определяются по следующим формулам:
zm=i fo^- Xi - ck. dk+
k=1
+fffQin)- X - cj - dß Xk =-jf-к-к-, (7)
sm=i fQikm)-sm=i fck -zm=i fd* +
k=1 k=1 k=1
к n к к
+f=1 Y°i-fn=1 fcß f=1 fj
k=1 k=1 k=1
fm=1 fQikm)- y - c? - d,k+
k=1
+fffQS)- Y - c^ - djk Yk =--к-к-, (8)
zm=1 foikm) -sm=1 fck -fm=1 fdlk+
k=1 k=1 k=1
к / f к к
+ fn=1 fQfi-f"j =1 fc^ -fn=1 fdjk
k=1 k=1 k=1
где X, , Yi - координаты поставщика i; Xj, Yj -координаты потребителя j; Xk , Yk - координаты распределительного центра.
При ограничениях:
1. Статического баланса объемов поставщиков и потребителей и пропускной способности распределительного склада:
£ iÄm)=^=£ ij (9)
k=1 i=1 k=1 j=1
где Uj - максимально возможный объем хранения на
распределительном складе (пропускная мощность), м3.
2. Динамики запасов распределительного склада:
£ m £ и
и^ > Ui ^ii^-iij:>, (10)
k=1 i=1 k=1 j=1
где Ui - общий объем хранения лесного сырья на
распределительном складе, м3; g^' - объем сырья, прибывающего на распределительный склад k-тым видом (типом) транспорта, т. е. накопление, м3;
0°т) - объем сырья, отправленный потребителям с распределительного склада k-тым видом (типом)
3
транспорта, м .
3. Естественной не отрицательности грузопотоков, транспортных средств и запасов:
VQ1]k >0, i = 1, ..., m; j = 1, ..., и; k = 1, ...,£; (11) Uv >0, i = 1, ..., m; j = 1, ..., и; (12)
¿Üßikm)> Pk > 0, i = 1, ...,m;k = 1, ...,£; (13)
i=1 k=1
££j > Pk > 0, j = 1, и; k = 1, ..., £. (14)
j=1k=1
где Pk - транспортная мощность k-тых видов (типов)
3
транспорта, м . ВЫВОДЫ
В результате проведенного исследования теоретических аспектов моделирования места расположения распределительного склада и на базе анализа наиболее часто встречающихся в научной литературе моделей, решена задача рационального размещения распределенных транспортно-складских систем с учетом логистического управления грузопотоками.
Для решения задачи оптимизации складской сети нами предлагается использовать математическую модель на основе метода «центра тяжести». Критерием оптимальности является минимизация затрат на доставку продукции потребителям из распределительного склада;
Оптимальным местом размещения распределительного склада лесного сырья будет являться то, в котором минимизируются общие затраты на транспортировку, с учетом реальных дорожных расстояний, видов (типов) транспортных средств, которыми будут осуществляться поставки, пропускной способности склада.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ССЫЛКИ
1. Константинов Р. B. Проектирование оптимальной складской сети [Электронный ресурс] // Инженерный вестник Дона. 2011. № 4. С. 243-250. URL: vmw.ivdon.ru (дата обращения: 18.01.2018).
2. Стороженко С. С. Повышение эффективности транспортно-технологического процесса лесопромышленных предприятий на базе логистико-математических моделей : дис. ... канд. техн. наук. СПб., 2003. 210 с.
3. Гнедаш М. А. Выбор рациональных способов перевозки бытовой техники железнодорожным транспортом : дис. ... канд. техн. наук. Липецк, 2006. 275 с.
4. Логистика : пособие для подготовки к экзаменам / М. А. Чернышев [и др.]. Ростов н/Д. : Феникс, 2010. 285 с.
5. Гаджинский А. М. Логистика : учебник. 20-е изд. М. : Дашков и К°, 2012. 484 с.
6. Винокур Л. Б. Практикум по логистике : учеб. пособие / Морск. гос. ун-т им. адм. Г. И. Невельского. Владивосток, 2004. 48 с.
REFERENCES
1. Konstantinov R. B. Design of optimal warehouse network [Electronic resource] // Engineering Bulletin of
Don. 2011. № 4. Р. 243-250. URL: vmw.ivdon.rup (date of visit: 18.01.2018).
2. Storozhenko S. S. Improving the efficiency of transport-technological process of timber processing enterprises on the basis of a logistics and mathematical models : Dis. ... сand. tech. sciences. Saint-Petersburg,
2003. 210 р.
3. Gnedash M. A. The Choice of rational methods of transportation of household appliances railway transport : Dis. . Cand. tech. sciences. Lipetsk, 2006. 275 р.
4. Logistics : manual for preparation for exams / M. A. Chernyshev [and others]. Rostov n/D. : Feniks, 2010. 285 p.
5. Hajinski A. M. Logistics : textbook. 20th ed. Moscow : Dashkov and K, 2012. 484 p.
6. Vinokur L. B. Workshop logistics : textbook / Marine. gos. univ. adm. G. I. Nevelsky. Vladivostok,
2004. 48 p.
© Еналеева-Бандура И. М., Данилов А. Г., 2018
Поступила в редакцию 17.01.2018 Принята к печати 28.06.2018
