CC BY
5
УДК 656.073
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-2-538-549 ОПТИМИЗАЦИЯ ТРАНСПОРТНО-ЛОГИСТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ТРАНСПОРТНОЙ КОМПАНИИ
А.И. Юхин, А.Н. Шафорост, В.Ю. Анцев, А.С. Толоконников, А.Д. Горынин
В работе описывается методика формирования оптимального маршрута движения коммерческого транспорта при перевозке опасных грузов, позволяющая повысить эффективность деятельности транспортной компании посредством оптимизации процесса формирования маршрутов перевозок.
Ключевые слова: транспортная логистика, векторная оптимизация, оптимальный маршрут, матрица парных сравнений, тариф на перевозку.
Транспорт - это отрасль материального производства, осуществляющая перевозки людей и грузов. В структуре общественного производства транспорт относится к сфере производства материальных услуг. Значительная часть логистических операций на пути движения материального потока от первичного источника сырья до конечного потребления осуществляется с применением различных транспортных средств. Затраты на выполнение этих операций составляют до 50 % от суммы общих затрат на логистику [1].
Транспортная логистика является одним из основополагающих направлений науки об управлении информационными и материальными потоками в процессе движения товаров. Ключевой функцией транспортной логистики является транспортировка, которая заключается в перемещении продукции транспортным средством по определённой технологии в цепи поставок и состоящая из логистических операций и функций [1].
Логистический подход к организации автомобильных перевозок обусловливает новое методологическое содержание, заключающееся в том, что основной составляющей частью перевозок должно стать проектирование оптимального (рационального) перевозочного процесса. Под этим понимается поиск наилучших организационных и технически возможных решений, обеспечивающих максимальную эффективность перевозки грузов от места их производства до места потребления [2].
На основании вышеизложенного, для улучшения системы грузоперевозок и повышения эффективности использования подвижного состава может быть предложено такое мероприятие, как разработка рационального маршрута движения транспортных средств.
В настоящее время в условиях значительного роста объемов перевозок грузов в городах для обеспечения наиболее рационального использования подвижного состава и сокращения транспортных затрат большое значение имеет определение кратчайших расстояний между пунктами транспортной сети.
Многие предприятия при построении маршрутов перевозок все чаще сталкиваются с нижеперечисленными проблемами:
необоснованно длинные пути перевозки груза - то есть перевозка груза осуществляется не по кратчайшим расстояниям;
излишние перевозки - другими словами, когда однородная продукция имеется в достаточном количестве в данном месте;
большое число повторных перевозок - груз следует не прямо к потребителю, а проходит через большое число промежуточных звеньев логистической цепи (базы, склады и т. п.).
Нерациональные перевозки приводят к повышению логистических и в первую очередь транспортных издержек, к дополнительной нагрузке на транспортные пути.
При планировании любой категории маршрута необходимо учитывать их специфические особенности. Например, городской маршрут планируется с учетом утренних и вечерних пробок в определенных районах города, наличия светофоров на пути, ведущихся дорожно-строительных работ. Пригородные маршруты должны учитывать плотность автомобильного потока на выезде из города. При планировании маршрута международных грузоперевозок необходимо просчитать время, которое может быть потрачено при прохождении таможенного поста, состояние дорожного полотна и правила пользования автотрассами за рубежом.
Кроме того, существует ряд грузов (негабаритных и крупногабаритных), доставка которых сопряжена с трудностями. В случае доставки таких грузов необходимо учитывать такие особенности, как наличие мостов и тоннелей по пути следования, варианты возможных объездов.
Все нюансы, касающиеся товара, должны быть обязательно учтены при маршрутизации. Выбирая тот или иной маршрут при перевозке грузов, необходимо учитывать особенности погоды и состояние дорог в каждом регионе. Особенно это касается междугородних и международных маршрутов.
На практике принятие решений осуществляется на основе нескольких различных критериев f, (a,) [3-9].
Выделение наиболее важных показателей в качестве оценки возможных альтернатив, соответствующих поставленным целям, приводит к задаче векторной оптимизации [3].
Решение такой задачи основано на нахождении максимального результата совокупной функции полезности (вектор функции):
*
f (a,) = [А(а,), f2(at),..., fj (a,),..., fn(a,) ] ^ max,
где j - порядковый номер оценочного критерия, показателя, характеризующего деятельность компании; n - число оценочных критериев; , - порядковый номер альтернативы; a - альтернативный вариант как некоторая совокупность управленческих решений.
Предпринимательские цели (критерии) имеют различный масштаб и несопоставимые шкалы (единицы) измерения. Прежде чем приступить к решению многокритериальной задачи данные критерии необходимо привести
к одной и той же единице измерения (безразмерной величине). Процесс приведения критериев в единый вид называется нормализацией [3].
В данной работе предлагается использование метода нормализации сравнения, для которого:
f (a) =
fj (a)
fTX(a;)
где fj (a;-) - значение текущего результата, fjnix (at) - значение критерия.
На следующем этапе необходимо произвести оценку полученных значений и выбор альтернативы. Выбор оптимального маршрута движения осуществляется на основе нескольких различных критериев, которые необходимо свести к одному, для этого наиболее применим метод свертывания критериев.
В этом случае каждому из анализируемых критериев присваивается весовой коэффициент qj , который
отражает степень значимости текущего показателя:
* n *
f (a) = Е qjfj (a) ^ max,
j=i n
Е qj = i.
j=i
Значение коэффициента qj определяется на основе экспертных оценок.
В данной работе предлагается использование метода попарных сравнений, при использовании которого строится матрица, где на пересечении строки и столбца фиксируются номера тех функций, которые оказываются наиболее важными при попарном сравнении [10].
В табл. 1 приведена оценка функций. В ней Ai, A2, ..., An обозначают основные факторы, определяющие состав объекта. Тогда для определения структуры объекта заполняется матрица парных сравнений, число строк и столбцов которой равно числу рассматриваемых объектов и элементы которой получаются следующим образом: на пересечении г'-й строки j-го столбца такой матрицы стоит 1, если г'-й объект нравится рассматриваемому эксперту больше, чем j-й, и стоит 0, если, напротив, j-й объект эксперту более симпатичен, чем г'-й. Ниже вместо выражений типа «объект аг лучше объекта aj » будем использовать выражение a' > a j . В общем виде матрицу для эксперта
rx (x = i, 2, ..., N, где N - количество экспертов) обозначим через ||Sj ||, где
fi - если эксперт rx считает, что аг > aj, '' 10 - если эксперт rx считает, что aг <a,-.
Таблица 1
Матрица парных сравнений_
Общее представление матрицы парных сравнений
Фактор Ai A2 An
Ai i ai2 ain
A2 a2i i
An ani an2 i
Исследуемая Тульская транспортная компания предоставляет услуги по перевозке наливных грузов, сборных грузов, этилового спирта (в том числе денатурата) по территории Российской Федерации и стран ближнего и дальнего зарубежья.
Компания имеет большой опыт в перевозке грузов. Современный парк подвижного состава выгодно выделяет данную компанию из ряда других, так как она всегда предоставляет вовремя и технически исправный автомобильный транспорт.
С целью повышения уровня клиентского сервиса и стабильности выполнения обязательств компания обладает парком автомобилей в количестве 24 единиц. Современная техническая база позволяет в кратчайшие сроки производить текущее обслуживание и ремонт техники.
Для оптимизации процесса транспортно-логистических услуг результаты проведенных исследований были внедрены в указанной компании.
Разрабатываемая методика была реализована в среде электронных таблиц MS Excel, позволяющих после ввода исходных данных определить оптимальный маршрут (рис. 1) [4].
Верификацию разработанной методики будем производить на примере разработки оптимального маршрута доставки автомобильным транспортом опасного груза - жидкого битума 70/100, вес брутто - 25 тонн, из России в г. Шяуляй (Литва). В данном примере считается, что битум в г. Шяуляй может быть доставлен из предприятий, находящихся в городах Кириши или Вязьма.
На первоначальном этапе разработки маршрута движения логистами компании с использованием сервиса «Яндекс карты» прорабатываются варианты маршрутов. Данный сервис сам определяет, где есть платные участки дорог. Это очень упрощает работу логистов. Но бывают случаи, когда данный программный продукт находит не самый оптимальный маршрут и поэтому логистам приходится прокладывать его самостоятельно. Так же нужно учитывать человеческий фактор, который заключается в том, что наполнение емкостей автомобилей жидким грузом контролирует человек с использованием разнообразных насечек и меток, а не автоматическое устройство. Поэтому зачастую работниками допускается перелив жидкого груза, в данном случае - битума.
Исходные данные
К1 К2 КЗ К4
Название маршрута Цена перевозки, евро/т Время перевозки, мин Качество дороги (КЗ), баллов (от 1 до 5) Загруженность трассы, баллов (от 1 до 5)
Маршрут 1 39,4 848 1 3 1
Маршрут 2 49,7 927 2 2
Маршрут 3 52,5 881 2 2
Маршрут4 49,4 927 1 2
Критериальные ограничения
К1, евро/т (не менее) 38
К2, мин (не более) 1000
КЗ, балллов (не более) 2
К4, балллов (не более) 3
Нормированная матрица
Маршруты Цена перевозки (К1), еер Время перевозки (К2), мин Качество дороги (КЗ), баллов Качество дороги (К4), баллов
Маршрут 1 0,96 0,85 2 1
Маршрут 2 0,76 0,93 1 1,5
Маршрут 3 0,72 0,88 1 1,5
Маршрут4 0,77 0,93 2 1,5
Матрица парных сравнений
Расстояние (К1) Время перевозки (К2) Качество дороги (КЗ) Загруженность трассы (К4) Сумма
Расстояние (К1) 1 0 0 0 1 0,1
Время перевозки (К2) 1 1 1 1 4 0,6
Качество дороги (КЗ) 1 0 1 0 о,з
Загруженность трассы (К4) 1 0 1 1 0,4
1 Критерий
Маршрут 1 0,14 0,48 0,57 0,43 1,62
Маршрут 2 0,11 0,53 0,29 0,64 1,57 1 ,54 l.L.h
Маршрут 3 0,10 0,50 0,29 0,64
Маршрут4 0,11 0,53 0,57 0,64
Рис. 1. Электронные таблицы MS Excel
В рассматриваемом примере прорабатываются четыре альтернативных маршрута [4]. Результаты поиска маршрутов представлены в табл. 2.
Таблица 2
Альтернативные маршруты движения_
Номер маршрута Маршрут поставки
Маршрут 1 Кириши - Псков - Рига - Шауляй
Маршрут 2 Кириши - Резекне - Даугавпилс - Шауляй
Маршрут 3 Вязьма - Минск - Вильнюс - Шауляй
Маршрут 4 Вязьма - Резекне - Даугавпилс - Шауляй
В табл. 3 представлены минимальные тарифы транспортной компании на перевозку грузов, действующие в 2020 году [4].
Таблица 3
Минимальные тарифы на грузовые перевозки_
Район перевозок Стоимость перевозки 1 тонны груза на 1 км
Территория России 3,7 руб.
Зарубежные страны 0,06 евро
Характеристики маршрута 1. Длина и время маршрута от начального пункта до пункта назначения (рис. 2) представлены в табл. 4. Поскольку перевозка в данном случае будет проходить транзитом через Эстонию, необходимо учитывать время на прохождение границ Россия - Латвия (2 часа) и Латвия - Литва (2 часа) (здесь и далее используются данные 2020 года).
Таблица 4
Характеристики маршрута 1__
Маршрут 1 Расстояние, км Время, мин. Цена перевозки, евро/т
Кириши - Псков 340 266 20,4
Псков - Рига 280 233 11,2
Рига - Шауляй 130 109 7,8
Граница Россия - Латвия 120
Граница Латвия - Литва 120
Итого 848 39,4
Р город Шяуляй
ЛИТВА
Тадмге ,»8«°^ Укмерте
Вильнюс
о. |» а V «
Рис. 2. Маршрут 1
Яндекс
Характеристики маршрута 2. Длина и время маршрута от начального пункта до пункта назначения (рис. 3) представлены в табл. 5. Поскольку перевозка в данном случае будет проходить транзитом через Латвию, необходимо учитывать время на прохождение границ Россия - Латвия (2 часа) и Латвия - Литва (2 часа).
Таблица 5
Характеристики маршрута 2__
Маршрут 2 Расстояние, км Время, мин. Стоимость перевозки, евро/т
Кириши - Резекне 490 386 29,4
Резекне - Даугавпилс 93 79 5,6
Даугавпилс - Шауляй 240 222 14,4
Граница Россия - Латвия 120
Граница Латвия - Литва 120
Итого 927 49,4
А
0 Актуальное О Й Ц □
Санкт-Петербург
ийское аре
Вмимий Волочёк
Яндекс
Рис. 3. Маршрут 2
Характеристики маршрута 3. Длина и время маршрута от начального пункта до пункта назначения (рис. 4) представлены в табл. 6. Поскольку перевозка в данном случае будет проходить транзитом через Белоруссию, необходимо учитывать время на прохождение границ Россия - Белоруссия (2 часа) и Белоруссия - Литва (2 часа), стоит учесть, что в Белоруссии все федеральные трассы являются полностью платными. При въезде на территорию страны в обязательном порядке придется брать в аренду Транспордер (стоимость аренды не менее 88 евро).
Характеристики маршрута 3
Маршрут Расстояние, км Время, мин. Стоимость перевозки, евро/т
Вязьма - Минск 490 321 29,4
Минск - Вильнюс 190 157 11,4
Вильнюс - Шауляй 190 163 11,4
Граница Россия - Белоруссия 120
Граница Белоруссия - Литва 120
Итого 881 52,2
Таблица 6
Рис. 4. Маршрут 3
Характеристики маршрута 4. Длина и время маршрута от начального пункта до пункта назначения (рис. 5) представлены в табл. 7. В данном случае, как и в варианте 2, транспорт будет проходить транзитом через Латвию, необходимо учитывать время на прохождение границ Россия - Латвия (2 часа) и Латвия - Литва (2 часа).
Таблица 7
Характеристики маршрута 4__
Маршрут Расстояние, км Время, мин. Стоимость перевозки, евро/т
Вязьма - Резекне 560 386 33,6
Резекне - Даугавпилс 93 79 5,6
Даугавпилс - Шауляй 240 222 14,4
Граница Россия - Латвия 120
Граница Латвия - Литва 120
Итого 927 49,4
О Актуальное О Й! (ч й в
Санкт-Петербург
Сосновый Бор
Стокгольм Балтийское * море
ЭСТОНИЯ \ Пярчу Тарту {
В»/»*«М . ... /
Вышиий Эопо«4к
Ярославль оКое
ЛИТВА даугавпилс по«^
Быдгощ
Торунь
а и а V ®
Рис. 5. Маршрут 4 542
с..»«».... Яндекс "
Критерии оценки маршрутов представлены в табл. 8. При проведении сравнительной оценки маршрутов необходимо учитывать, что при перевозке битума, одним из самых важных критериев, является время перевозки. Ото связано с тем, что, во-первых, битум - это опасный груз, и, во-вторых, он должен быть доставлен горячим. Если битум застынет, то его будет очень проблематично слить, а в худшем случае цистерна будет подлежать утилизации.
Таблица 8
Критерии перевозок_
Обозначение Наименование критерия
/1(a1) Цена перевозки, евро/т
/2 (a2 ) Время перевозки, час.
/3(a3) Качество дороги, балл
/4(a4) Загруженность трассы, балл
Критерий УзСоз) может принимать следующие значения, балл:
1 - очень хорошее качество;
2 - хорошее качество;
3 - хорошее качество, но часто бывают ДТП;
4 - плохое качество (грунтовка).
Критерий /4(^4) может принимать следующие значения, балл:
1 - свободное движение;
2 - местами плотное движение;
3 - плотное движение;
4 - загруженная трасса.
Для конкретного примера были приняты следующие граничные условия критериев, представленные в
табл. 9 [4].
Таблица 9
Принятые граничные условия критериев перевозки_
Обозначение Наименование критерия Граничное значение
/1(a1) Цена перевозки, евро/т Не менее 38
/2(a2) Время перевозки, мин. Не более 1000
/3(a3) Качество дороги, баллов Не более 2
/4(a4) Загруженность трассы Не более 3
В результате характеристики альтернативных маршрутов принимают значения, представленные в табл.
10.
Таблица 10
Характеристики альтернативных^ маршрутов__
Маршрут Цена перевозки (/imaX(ai) X евРо/т Время перевозки (/2ШаХ(я2) X мин Качество дороги (/3maX(a3)) Загруженность трассы /•max / \ /4 (a4)
Маршрут 1 39,4 848 1 3
Маршрут 2 49,7 927 2 2
Маршрут 3 52,5 881 2 2
Маршрут 4 49,4 927 1 2
После нормирования, значения характеристик альтернативных маршрутов (критериев) принимают следующий вид (табл. 11).
Таблица 11
Нормированные значения характеристик альтернативных маршрутов_
Маршрут Цена перевозки ( /1maX(a1) X евр°/т Время перевозки (/2ШаХ(я2) X мин Качество дороги (/3maX(a3)) Загруженность трассы /4maX(a4)
Маршрут 1 0,96 0,85 2 1
Маршрут 2 0,76 0,93 1 1,5
Маршрут 3 0,72 0,88 1 1,5
Маршрут 4 0,77 0,93 2 1,5
Для определения степени значимости каждого показателя была составлена матрица парных сравнений, представленная в табл. 12 [4].
Матрица парных сравнений
Таблица 13
Критерий Цена перевозки . z-maX / ч . (/1 (aOX евро/т Время перевозки . /-maX / ч . (/2 a)), мин Качество дороги maX (/3 (a3)) Загруженность трассы maX /4 (a4) Сумма qj
Цена перевозки (/r>1)) 1 0 0 0 1 0,1
Время перевозки . /-maX / \ . (/2 (a2)) 1 1 1 1 4 0,6
Качество дороги . z-maX/ ч . (/3 (a3) ) 1 0 1 0 2 0,3
Загруженность трассы /•maX / ч /4 (a4) 1 0 1 1 3 0,4
Итоговое значение критерия оптимальности для каждого варианта представлено в табл. 14. Итоговое значение критерия оптимальности
Таблица 14
Маршрут Критерий
Маршрут 1 1,62
Маршрут 2 1,57
Маршрут 3 1,54
Маршрут 4 1,85
Полученные результаты представлены в виде графиков на рис. 6.
2,10
1,70
[
' 1,50 1,30 1,10 0,90 0,70 0,50
Цена перевозки
- Время перевозки ■ Качество дороги
Загруженностьтрассы
- Критерий оптимальности
—
Вариант
Рис. 6. Итоговое значение критерия оптимальности
Как видно из табл. 14 и рис. 6 значение критерия оптимальности принимает максимальное значение у варианта 4 (Вязьма - Резекне - Даугавпилс - Шауляй), соответственно он и является оптимальным.
Предложенный подход позволяет повысить эффективность деятельности транспортных компаний посредством оптимизации процесса формирования рациональных маршрутов грузовых перевозок.
Список литературы
1. Управление грузовыми потоками в транспортно-логистических системах / Л.Б. Миротин, В.А. Гудков, В.В. Зырянов, С.А. Ширяев и др.; под ред. Л.Б. Миротина. М.: Горячая линия - Телеком, 2010. 704 с.
2. Неруш Ю.М., Саркисов С.В. Транспортная логистика: Учебник для СПО. М.: Издательство Юрайт, 2019. 351 с.
3. Афанасьев М.Ю., Багриновский К.А., Матюшок В.М. Прикладные задачи исследования операций: Учеб. пособие. М.: ИНФРА-М, 2006. 352 с.
4. Юхин А.И., Шафорост А.Н. Оптимизация транспортно-логистических процессов торгово-транспортной компании // Энерго-ресурсосберегающие технологии и оборудование в дорожной и строительной отраслях: Матер. междунар. науч.-практ. конф. Белгород: БГТУ им. В.Г. Шухова, 2020. С. 438-444.
5. Обоснование состава оборудования универсального уборочного комплекса на основе квалиметриче-ской оценки / В.Ю. Анцев, П.В. Витчук, Н.А. Витчук [и др.] // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. № 4. С. 464-469.
6. Повышение эффективности и качества бизнес-процессов проектно-строительной организации на основе внедрения механизмов параллельного инжиниринга / С.Ю. Шафорост, А.Н. Шафорост, В.Ю. Анцев [и др.] // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. № 9. С. 480-484.
7. Агуреев И.Е., Ахромешин А.В., Пышный В.А. Учет сложности в задачах транспортного спроса // Интеллект. Инновации. Инвестиции. 2023. № 6. С. 66-78.
8. Аникеева О.В., Ивахненко А.Г. Совместные условия существования оптимальных решений и достижимости целей в области качества при скрытом управлении социально-экономическими системами предприятий // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. № 2. С. 582-590.
9. Ивахненко А.Г., Аникеева О.В. Оптимальное управление при достижении целей в области качества промышленного предприятия // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2021. Т. 23. № 4 (102). С. 18-26.
10. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1993. 320 с.
Юхин Артем Игоревич, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Шафорост Александр Николаевич, канд. техн. наук, доцент, akar06@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Анцев Виталий Юрьевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, anzev@yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Толоконников Александр Сергеевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Горынин Алексей Дмитриевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
OPTMIZATION OF TRANSPORT AND LOGISTICS PROCESSES OF A TRANSPORT COMPANY A.I. Yukhin, A.N. Shaforost, V.Yu. Antsev, A.S. Tolokonnikov, A.D. Gorynin
The paper describes the methodology for forming the optimal route for commercial transport during the transportation of dangerous goods, which allows to increase the efficiency of the transport company by optimizing the process of forming transportation routes.
Key words: transport logistics, vector optimization, optimal route, matrix of paired comparisons, transportation
tariff.
Yukhin Artyom Igorevich, student, nillnik010454@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Shaforost Alexandr Nikolaevich, candidate of technical science, docent, akar06@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Antsev Vitaliy Yurievich, doctor of technical science, professor, manager of department, anzev@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Tolokonnikov Alexandr Sergeevich, candidate of technical science, docent, tolokonnikov@list. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Gorynin Alexey Dmitrievich, candidate of technical science, docent, lexuss-22@mail. ru, Russia, Tula, Tula State
University
