CC BY
76
УДК 656.073.28:658
ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДОСЛ1ДЖЕНЬ ФОРМУВАННЯ ТРАНСПОРТНИХ ТЕХНОЛОГ1Й
О.О. Шулжа, асистент, О.О. Северин, доцент, к.т.н.,
Р.В. Лисак, студент, ХНАДУ
Анотаця. Наведено результати розробки програмного забезпечення до формування автотранспортних технологий доставки тарно-штучних вантаж1в. В основу програми покладено ¡ерарх1чну модель системи формування технолога та прийняття ршення про ii рацюналь-шсть. Визначення ращональног технологи з деяких сформованих зводиться до ршення класич-ного р1вняння багатокритер1альних задач.
Ключов1 слова: вантаж, технолог1чний процес, ринок транспортних послуг, програмування, модель, ¡ерарх1я, параметри, ттерфейс, формування, оцгнка.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ФОРМИРОВАНИЯ
ТРАНСПОРТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
О.А. Шулика, ассистент, А.А. Северин, доцент, к. т.н.,
Р.В. Лысак, студент, ХНАДУ
Аннотация. Приведены результаты разработки программного обеспечения к формированию автотранспортных технологий доставки тарно-штучных грузов. В основу программы положена иерархическая модель системы формирования технологии и принятия решения о ее рациональности. Определение рациональной технологии из некоторых сформированных сводится к решению классического уравнения многокритериальных задач.
Ключевые слова: груз, технологический процесс, рынок транспортных услуг, программирование, модель, иерархия, параметры, интерфейс, формирование, оценка.
SOFTWARE OF RESEARCHES OF FORMING TRANSPORT
TECHNOLOGIES
О. Shulika, assistant, A. Severin, Аssociate Professor, Candidate of Technical Science,
R. Lysak, student, KhNAHU
Abstract. The results of software development of motor transport technologies formation for container-piece loads delivery are presented in the given article. The hierarchical model of technology forming system and decision-making concerning its rationality lies in the basis of the given program. The determination of the rational technology from the formed ones comes to the classical equation solution of multicriterion tasks.
Key words: load, technological process, market of transport services, programming, model, hierarchy, parameters, interface, forming, estimation.
Вступ
Як показав попереднш анатз джерел науко-во-техшчно! шформаци, юнуе велика кшь-кють транспортно-технолопчних схем доставки тарно-штучного вантажу (ТШВ). Але у
джерелах шформаци, як правило, не подаеть-ся повного шструментарда, за допомогою якого можна !х ощнити та оптимiзувати. Як-що не вщшуковувати кращу схему транспортного процесу серед вщомих, а формувати !х на основi лопстичних принцишв в умовах
техшчних, технолопчних, iнфраструктурних та фiнансових обмежень, то це дозволить отримати синергетичний ефект вщ дiяльностi автомобiльного транспорту. Для реатзаци пропоновано! концепци та методики формування транспортно-технолопчних схем, ви-кладених в роботах [1, 2], необхщно мати вiдповiдний шструментарш - програмне за-безпечення до теоретичного та експеримен-тального дослщження проблеми. Це дозволить досягти максимального ефекту за най-менших витрат.
Вщомо, що практично будь-яке серйозне ре-альне завдання характеризуеться бшьш нiж одним критерiем. Особи, що приймають р> шення (ОПР), при визначенш вщповщно1 технологи вiдчувають необхщшсть оцшюва-ти альтернативнi рiшення з погляду кшькох критерив. Результати дослщження завдань планування й управлiння показують, що в реальнiй постановцi вони е багатокритерiа-льними. Тому слщ звернути увагу на вибiр методу розв’язання багатокритерiальних задач.
Аналiз публiкацiй
Найбшьш поширеними методами при
розв’язаннi багатокрш^альних задач е розв’язання за Парето-оптимальними ршен-нями [3]. У даному джерелi розглядають рiз-ного роду умови оптимальносп, дослщжу-ються структури та властивосн множини Парето. Пошук оптимальностi зводиться тiльки до регюну (полiгону) функци, а вихо-дячи за И меж1, задача оптимальносп стае неможливою для розв’язання. Пошук вир> шення багатокрш^ально1 задачi е напря-мом динамiчного програмування.
У робон [4] автор розглядае двi умови: коли iснуе обмеження i коли обмеження немае.
Tрaнспортно-теxнологiчний процес включае в себе багато обмежень, як саме й не дають змогу 6удь-яку теxнологiю використовyвaти в ydx гaлyзяx виробництва. При цьому автор дае таку важливу xaрaктеристикy як ефекти-внiсть методiв нелшшного програмування. В електронному жyрнaлi наведено методи виршення бaгaтокритерiaльниx задач.
Суть майже вж методiв зводиться до того,
що юнуе деякий п^рний куб Z i його зво-дять до системи транспортного типу. ^бто ошташзащя процесiв полягае в оптимiзaцiï такого кубу.
Haйбiльш повно сутшсть теорiï оптимiзaцiï бaгaтокритерiaльниx задач розкриваеться в робон [5], де надано класифшащю методiв для виршення рiзного класу задач (табл. 1).
Зaдaчi класу бaгaтокритерiaльниx мають два типи залежностей: лiнiйнi та нелшшш, тому можна використовувати або н, або iншi методи розв’язання задач лшшного i нелшшно-го програмування.
Taким чином, потрiбно застосовувати штер-aктивнi процедури оптимiзaцiï, при якж пiд час процесу виршення зaдaчi проводиться введення необxiдноï шформаци вщ ОПР. Це може бути шформащя як про вiдноснy важ-ливiсть критерiïв, так i про те, наскшьки зм> нилося значення конкретного критерда пiсля останнього виконаного кроку алгоритму оп-тимiзaцiï. Передбачаеться застосування роз-глянутого апарату бaгaтокритерiaльноï опти-мiзaцiï до конкретного теxнологiчного процесу з оптимiзaцieю його пaрaметрiв. Опти-мiзaцiю плануеться проводити з використан-ням програмного забезпечення, яке також буде розроблено вщповщно до застосованого методу ошташзаци.
Taблиця 1 Класи задач та критери ïx розв’язання
Клас задач Bиxiднi даш Пошуков1 змшш Залежносн
Лшшного програмування Детермшоваш Безперервш Шшйт
Нелшшного програмування Детермшоваш Безперервш Нелшшш
Дискретш
Cтоxaстичнi Bипaдковi Безперервш Лшшш
Багатокритер1ального програмування Детермшоваш Безперервш або дискретш Нелшшш
Лшшш
Мета й постановка задачi
Мета роботи: на основi математичного апа-рату для виршення завдання багатокрш^а-льно! оптишзацл розробити програмне забезпечення вщповщно до обраного методу та надання вщповщно! оцiнки.
Розробка програмного забезпечення
Предмет дослщження - формування транспортного процесу доставки ТШВ автомоб> льним транспортом на основi логiстичних принципiв. Схематично модель предмету дослщження наведено на рис. 1 у виглядi «иро1 скриньки».
Х1 | Х2 | Хз | Х4 | Х5 | Хб| Х7| Х8| Хд|
ПОКАЗНИКИ
—► Економ1чш Техшко-
експлуатац1йн1
Zj
Формування операцш технологи
Критерш оцшки
Y
Рис. 1. Схема предмету дослщження
Кшцевим результатом (У) е, наприклад, со-бiвартiсть технолопчного процесу. Вхiднi параметри (Х), як представляють собою елементи та значення, що формують техно-логiю, поступають до системи, формуючи тим самим даш оцшювальних показникiв. До таких елемеипв вiдносяться: рiвень мехаш-заци (Х1); ступiнь мехашзаци (Х2); загальна трудомютюсть (Х3); собiвартiсть технологи (Х4); рентабельшсть (Х5); продуктивнiсть автотранспорту (Х6); середня трудомiсткiсть операци (Х7); витрати на одиницю продукци (Х8); надiйнiсть (Х9).
Всi вищезгаданi показники складають певш групи. Технологiчнi показники (кiлькiсть операцш, !х послiдовнiсть, склад операци, трудомютюсть операци, наявнiсть наванта-жувально-розвантажувальних механiзмiв i т.д.). Економiчнi показники (грошовi ресурси
на виконання операци та ш.). Органiзацiйнi показники (вибiр транспортних засобiв, складання маршрутiв та ш.). В якостi збу-джувальних (iмовiрних) параметрiв Z може бути вид вантажу. Також до таких парамет-рiв можуть (в данiй моделi не використову-еться) бути вщнесеш: географiчнi (мiсце виконання технологи); система оргашзаци до-рожнього руху; клiматичнi; сезоннi та iн.
Система вибору технологи та li оргашзаци при перевезенш ТШВ мае складну структуру, бо включае в себе наступи процеси: формування технологи, оцшка технологи i ви-значення рацюнально! технологи.
Система технологи й оргашзаци перевезення вщноситься до типу концептуальних (щеаль-них) систем. Тобто система вщображае реа-льну дшсшсть, яка проходить пiд час виконання вс1х операцiй перевезення.
За складшстю систему можна класифшувати (за деякими джерелами):
- Берг А.1. - система складна (бо И опис мо-жливий з використанням бiльше двох мате-матичних мов (диференцiйованi рiвняння, багатокритерiальнi задач^;
- Поваров Г.1. - система мала (мае вщ 104 -107 елементiв);
- Бiр А. Д. - система складна (теорiя Бiра зводиться до того, що якщо система детермшо-вана - вона проста, в шшому випадку (стоха-стична) система мае складний вид.
За ступенем оргашзованосп система вщно-ситься до казуального (що не тдлягае уза-гальненню) виду. Тобто, враховуючи той факт, що вона формуеться в результатi при-чинно-наслiдкових зв’язкiв, системам такого виду мета iманентно не властива, бо ll мож-ливо надавати ззовш (пристосування технологи до певних збуджень зовнiшнього сере-довища).
Найбшьш доцшьним е використання системного шдходу, бо вiн дозволяе виршити проблему побудови складно! системи S з ураху-ванням вс1х факторiв i можливостей, пропо-рцшних !х значущостi, на всiх етапах досл> дження системи i побудови моделi M.
Виходячи з наведеного вище, надалi буде використовуватися модель M, яка зможе описати вхщш та вихiднi параметри системи, а також процеси (ди), якi вщбуваються в са-мiй системi. Такою е iмiтацiйна модель.
1мгтацшна модель - лопко-математичний опис об’екта, що може бути використаний для експериментування на комп’ютерi з метою проектування, анатзу й оцшки функцю-нування об’екта. Тому для побудови спонтанного технолопчного процесу найбiльш зручною е iмiтацiйна модель. Використову-ючи програмнi продукти, можна сформувати певну кiлькiсть альтернативних технологiй.
Побудова моделi предмету дослщження
Для моделi технологiчного процесу майже неможливо застосувати конкретну математи-чно модель в одну дда. Тому природно вико-ристовувати шдхщ, що реалiзуе принцип «вiд простого - до складного», коли наступ-ний крок робиться тсля досить досконалого вивчення не дуже складно! модели Тобто для моделювання складно! системи формування технологи та прийняття ршення використа-емо математичне моделювання, що будуеть-ся на iерархiчних принципах. Безумовно, ко-жну систему можна розбивати на iншi системи майже несюнченно, тому здшснимо вибiр меж iерархiчно! моделi. Максимальною вер-хiвкою iерархiчно! моделi буде об’ект - тех-нологiя i органiзацiя перевезення ТШВ. М> шмальною межею для дослiдження оберемо той об’ект, на який можна буде впливати: умови, яю в тому чи шшому вид формують показники, з яких складаються операцi!. Мiж максимальною i мiнiмальною межею юнують промiжнi об’екти, моделi яких будуть побу-дованi. На рис. 2 надано iерархiчну модель системи формування технологи та прийняття ршення щодо !! рацiональностi.
Рис. 2. Схема iерархiчно! моделi предмету дослiдження
На кожному iз етапiв iснують меж варда-вань параметрiв, за яю, з математично! i логiчно! точки зору, не повинш заходити показники. На першому етапi встановлюють межу таких показниюв: вантажнiсть; кшь-кiсть !здок; довжина вантажно! !здки; час ро-боти. На другому - кшьюсть операцiй у технологи. На третьому - кшьюсть показниюв, що складають операцiю. Для показниюв рь вень механiзацi!, стушнь механiзацi!, загаль-на трудомiсткiсть, собiвартiсть технологi! та iн. будуть встановлюватися сво! меж1, залеж-но вщ попереднiх показникiв. I якщо хоча б один з них перевищить свою межу, вищена-ведеш показники будуть перевищувати свою межу автоматично.
За схемою (рис. 2) можна змоделювати кож-ний з етатв окремо, грунтуючись на наступ-них даних Саап Т. i Керiс К. [6,7]:
1. 1снують умови i фактори, яю впливають на показники операцш технологiчного процесу. Кожен з них мае свш вплив, причому !х мо-жна контролювати та корегувати.
Щ=>Ри (1)
де Рi - 7-й показник операцi! технолопчного процесу; у -]-й фактор та умова 7-! операцi!.
2. Набiр показникiв i способу виконання опе-рацi! складають операцiю технолопчного процесу. Саме щ показники формують чис-ловi надання операцi!, i будуеться логiчна численна дiя.
о, = /г (¿р; ф), (2)
7=1
де О{ - 7-та операцiя технологiчного процесу; п - кiлькiсть показникiв; фг- - спосiб виконання 7-о! операцi!.
3. За допомогою техшко-експлуатацшних i економiчних показникiв можна оцшити сут-нiсть кожно! операцi!, а за !х узагальнешс-тю - i всiе! технологi! перевезення ТШВ.
Т] <>РТЕПп <>Тр (3)
де Ту - 7, ] транспортно-технологiчнi схеми; Ртеш - показник (або група показниюв), що вщноситься до технiко-експлуатацiйних i (або) економiчних показникiв.
4. При визначеннi рацюнально! технологi! суб’ект (або програмне забезпечення) корис-туеться критерiями оцiнок, отриманих у ре-зультатi усного опитування керiвникiв АТП рiзних регiонiв. Критери наведено у табл. 2.
BignoBigHo ^nboBa ÿyH^ia Bu6opy pa^oHa-nbHOÏ TexHonoriï Mae Buraag
T= /Rex, SMex, ?;ar, Sonep, R, ^ Tonep,
3og, H, 5î)^max(min), (4)
ge RMex - piBeHb мexaнiзaцiï, %; SMex - crynmb мexaнiзaцiï, %; T3ar - 3aranbHa TpygoMicTKicTb, non./go6a; Sonep - co6iBapTicTb TexHonoriï, rpH./T; R - peHTa6enbHicTb; n - npogyKTHB-HicTb aBTOTpaHcnopTy, T/rog; Tonep - cepegHa TpygoMicTKicTb oпepaцiï, non./onep.; 3og - bh-TpaTH Ha ogнннцro пpogyкцiï, rpH; H - HagiM-HicTb, %; Si - BunagKoBe BigxuneHHa Big HopMH i-oï oпepaцiï.
Ta6nuM 2 KpHTepiï oцiнкн TexHo.ioriï
noKa3HHK no3Ha- HeHHa O^HMBaHe 3HaneHHa
1. PiBeHb MexaHÎ3aqiï RMex max
2. CTyniHb MexaHÎ3aqiï S Mex max
3. 3aranbHa TpygoMicT- KÎCTb T 3ar min
4. Co6iBapTicTb bhko-HaHHa onepaqiM s onep min
5. PeHTa6enbHicTb R max
6. npogyKTHBHicTb aBToTpaHcnopTy n max
7. CepegHa TpygoMicTKicTb onepa^ï Tonep min
8. BuTpaTH Ha oguHH-цro пpogyкцiï 3og min
9. HagiMHicTb H max
Heo6xigHo 3a3HaHHTH, ^o geaKi 3 noKa3HHKiB Mo^Ha BHKopucToByBaTH aK Ha MaKcuMi3a^ro, TaK i Ha MimMi3^iro. TaKHM hhhom, BH3HaneH-Ha pa^oHanbHoï TexHonoriï, 3 geaKux c^opMo-BaHHx, 6yge 3Bogmuca go pimeHHa KnacuHHo-ro piBHaHHa 6araTOKpuTepianbHHx 3agan Bugy: K^-max/min. BignoBigHo KpuTepiM omuMi3a-цiï 6yge MaTH Buraag
/(max (RMex? SMex; R, H)?
Tp
p
min (T3ar, Sonep, Tonep, 3og,.. .,Z(%)). (5)
OyH^ia Z(t>) 6yge npuMMaTH cboï 3HaneHHa b yMoBax nocTaBneHHx noKa3HHKiB, BpaxoByronu
i Te, ^o Bci noKa3HHKH KompornoBam: ^ij=>Pi. npu цboмy cKnagmciro e HeogHo3Ha-HHicTb onTHManbHoro pimeHHa: b tch^, ge ogHH i3 KpHTepiïB gocarae CBoro MaKCHMyMy, mmuM Mo*e 6yTH gy^e ganeKHM He t№kh Big MaKCHMyMy, ane M HaBiTb Big aKoï-He6ygb npu-MHaTHoï BenHHHHH.
nporpaMHe 3a6e3neneHHH
B aKocTi nporpaMHoro 3a6e3neneHHa nponoHy-eTbca po3po6neHa aBTopaMH nporpaMa PDRT .exe, a b aKocTi iHTepnpeTaTopa BHKopuc-ToByeTbca MoBa o6’eKTHo-opieHToBaHoro npo-rpaMyBaHHa Visual Basic 6.0 3 BHKopucraHHaM Microsoft FlexGrid Control 6.0 i Microsoft Windows Common Controls 6.0. nporpaMa PDRT.exe go3Bonae ^opMyBaTH TexHonoriro 3 onepa^M, aKi MaroTb мicцe, a6o Mo^yTb 6yTH BHKoHaHi y BaHTaæoBignpaBHHKa Ta Bama^o-ogep^yBana. Po6oTa nporpaMH œnagaeTbca 3 Tpbox eTaniB: Bu6ip o^HroBanbHoro noKa3HH-Ka, BBegeHHa BHxigHHx gaHHx; BH3HaneHHa pa-^oHanbHoï TexHonoriï 3a o6paHHM noKa3HH-kom; KoperyBaHHa TexHonoriï. AnropuTM po6o-th nporpaMHoro 3a6e3neneHHa 3o6paæeHo Ha puc. 3.
Phc. 3. AnropuTM nporpaMHoro 3a6e3ne-HeHHa
Вихвдними даними для введення е: вантаж-нють автомобiля; кiлькiсть !здок; постiйнi та змiннi витрати; довжина !здки; час роботи. У тому чи^ ОПР може вказати наявнють по-рожнiх пробiгiв автотранспорту на маршрута 1нтерфейс програмного забезпечення наведено на рис. 4-7. На першому етат ОПР виби-рае показник, за яким, на його думку, буде доцшьно оцшити технолопю. Меж1 варда-вання з урахуванням виду перевезення в пев-них умовах експлуатацi! можуть змiнюватися (рис. 4, 5).
Рис. 4. Приклад завантаження вхщних даних
Рис. 6. Приклад визначення рацюнально! технологи
У результат чого програма вибирае ту технолопю, за якою показник прагне до крите-рда оптимiзацi!.
На третьому етапi ОПР може скорегувати умови експлуатаци вiдповiдно до реальних та спосiб i мюце виконання операцi!, яка може використовуватися або використовуеться в данш технологи (наприклад, спошб виконання вантажних робгг, оформлення доку-менпв тощо, рис. 7).
^ Програма визначення рационально! технологи V0.9.8 □ 0
|| Файл Тежнолопя Параметри 1нструменти Довщка
N , Завантажити|'| х До друку ▼1
1нформац1я про операци
Параметри
Рацшнальна технологт
Даш про ВВ та ВО
-Дан1 про вантажовщправника--------------------------------------
Мае у своему розпорядженнг
I7 Конвеерний споаб упаковки та навантаження I7 Навантажувально-розвантажувальы механЬми Г Автоматизоване нанесения маркування I7 Оформления документа вщбуваеться автоматизовано
-Дан1 про вантажоодержувача----
Мае у своУму розпорядженнг
Г Навантажувально-розвантажувальы механ1зми I7 Склад
I7 Автоматичний зчитувач маркувань I7 Оформлення документа автоматизоване (ЕОМ)
Рис. 7. Приклад корегування технологи
Рис. 5. Приклад вибору показника та вве-дення вхщних даних
На другому етапi програма формуе технолопю, визначае по нш обраний оцшювальний показник, визначае iншi показники. Потiм вiдбуваеться формування наступно! техноло-гi! тощо (рис. 6).
За умовами формування рацюнально! технологи необхщна шформащя про Вантажовщп-равника та Вантажоодержувача. В якосп оцiнювального показника використовуеться загальна цiльова функцiя оцiнки технологi!, що наведена вище. Приклад визначено! ращ-онально! технологi! за показниками реального АТП наведено на рис. 8.
Рис. 8. Схема прикладу сформовано! рацюнально! технологи
За результатами розрахунюв дано! технологи отримано: рiвень мехашзаци склав 94,7 %; стутнь мехашзаци - 99,7 %; загальна трудо-мютюсть - 6,8 чол.-добу; собiвартiсть технологи 99,3 грн/т.
Таким чином, розроблене програмне забез-печення дозволяе формувати рацюнальну технологiю для заданих умов експлуатаци. Грунтуючись на обсязi статистики, отримано! в АТП, було сформовано 21 транспортно-технолопчну схему (ТТС). Пiсля розрахункiв ушх показникiв встановлювались ТТС, в яких значення параметра вiдповiдно досягае свого екстремуму - min або max. При цьому надано допущення, що вiдповiдна ТТС оби-раеться саме за цим показником. Тобто кож-на схема могла мати кшька показниюв з екс-тремальними значеннями, а значить, мати свою вагу. У свою чергу, це враховувалося при визначенш вагових коефiцiентiв до зага-льного критерiю оптимiзацiï.
Висновки
За результатами проведеноï роботи можна зробити наступш висновки:
1. Аналiз методiв моделювання показав, що найбшьш доцiльним методом е пошук мате-матичноï моделi (включае 9 показниюв) з використанням принципiв iерархiчного мо-делювання.
2. Запропоноване забезпечення у виглядi програми PDRT.exe дозволяе формувати технолопю з операцш, що можуть бути реа-лiзованi в заданих умовах експлуатаци.
Лiтература
1. Северин О.О. Концепщя формування авто-
транспортного процесу доставки тарно-штучних вантажв / О. О. Северин, О.О. Шулша // Автомобильный транспорт : сб. научн. пр. : - Харьков : ХНАДУ.
- 2009. - Вип. 24. - С. 81-85.
2. Северин О.О. Визначення показника для
вибору ефективно! технологи перевезен-ня тарно-штучних ванташв / О.О. Северин, О. О. Шулша, Р. В. Лисак // Розвиток науково! думки - 2008 : зб. наук. пр. за матерiалами Всеукра!нсько! наук.-практ. конф. 10 жовтня 2008 р. м. Микола!в. -Микола!в : НУК. - Т. 4. - С. 109-115.
3. Парето Т.С. Парето-оптимальш ршення
багатокритерiальних задач / Т.С. Парето. - М. : Радио и связь, 1993. - 325 с.
5. Хоменюк В.В. Элементы теории много-
критериальной оптимизации / В. В. Хо-менюк. - М. : Наука, 1995. - 158 с.
4. Базара М. Нелинейное программирование:
Теория и алгоритмы / М. Базара, К. Шет-ти. - М. : Мир, 1982. - 197 с.
6. Саати Т. Принятие решений. Метод анали-
за иерархий / Т. Саати. - М. : Радио и связь, 1993. - 278 с.
7. Саати Т. Аналитическое планирование.
Организация систем / Т. Саати, К. Ке-рис. - М. : Радио и связь, 1991. - 183 с.
Рецензент: С.М. Гецович, професор, д.т.н., ХНАДУ.
Стаття надшшла до редакци 30 червня 2010 р.
