Оптимизационные логистические решения управления транспортировкой в цепях поставок. Методы и модели оптимальной маршрутизации

Эффективное управление транспортировкой возможно, если выработаны управленческие решения.

Под управленческим решением понимается некое предписание к действию, а под принятием решения – выбор наилучшего (в некотором смысле) из возможных альтернатив.

Поскольку управление на транспорте, как и в других отраслях народного хозяйства, распространяется на функционирующий персонал, транспортную технику и технологию, постольку все управленческие решения прямо или косвенно связаны с выбором путей и способов улучшения организации транспортного производства, повышения эффективности использования производственного и служебного персонала, технических средств транспорта, совершенствования технологических процессов.

Вместе с ростом объема перевозок и материально-технической базы увеличивается сложность управления огромным транспортным хозяйством. Эффективное использование каждого вида транспорта и транспортной системы в целом все в большей мере определяется единством ритма и слаженностью работы грузовых станций, железных дорог, морских и речных портов, промышленного и городского транспорта. Это предъявляет новые требования к оптимизации управленческих решений на всех видах транспорта и на всех уровнях транспортной системы: при планировании и распределении перевозок в масштабах транспортной отрасли, комплексной эксплуатации транспорта на крупных полигонах и направлениях сети, проектировании и развитии пунктов стыкования разных видов транспорта в транспортных узлах.

Планирование перевозочной деятельности заключается в определении оптимальных маршрутов движения транспортных средств, позволяющих выполнить договорные обязательства с наименьшими затратами.

Маршрут движения - путь следования подвижного состава при выполнении перевозок.

Наиболее применяемой в настоящее время является классификация, при которой выделяются маятниковые и кольцевые маршруты.

Маятниковый маршрут - это маршрут, при котором путь следования автомобиля между двумя грузовыми пунктами неоднократно повторяется. Они бывают с обратным холостым пробегом (р < 0,5); с обратным не полностью груженым пробегом (0,5 < Р < 1,0); с обратным груженым пробегом (Р = 1,0) (где Р - коэффициент использования пробега автомобиля на маршруте, определяется как отношение груженого пробега к общей протяженности маршрута).

Кольцевой маршрут - это маршрут следования автомобиля по замкнутому контуру, соединяющему несколько отправителей и или получателей. Разновидностью кольцевых маршрутов являются развозочные, сборные и сборно-развозочные маршруты, организуемые в тех случаях, когда масса груза, получаемая (отправляемая) корреспондирующими пунктами, меньше грузоподъемности подвижного состава. При движении по развозочным (сборным) маршрутам производится постепенная выгрузка (погрузка) груза, а на сборно-развозочном маршруте происходит одновременная погрузка и выгрузка грузов.

Немаловажным будет рассмотрение транспортной задачи и задач маршрутизации перевозок.

Для решения транспортной задачи разработаны специальные методы, позволяющие из множества возможных решений найти оптимальное. Одним из таких методов является распределительный метод, который имеет несколько разновидностей, отличающихся в основном способом выявления оптимального решения. Наиболее известны три разновидности: метод Хичкова; метод Креко; моди­фицированный распределительный метод, или метод потенциалов. Отличаются они в основном способом выявления оптимального решения. Первоначальное допустимое решение может быть полу­чено несколькими способами. Наиболее простым является способ северо-западного угла. Для получения более приближенного к оп­тимальному первоначального допустимого плана перевозок чаще всего предлагается использовать методы наименьшего элемента в матрице; двойного предпочтения; аппроксимации Фогеля.

Для решения транспортной задачи и определения кратчайших расстояний в настоящее время широко используются встроенные возможности Microsoft Excel.

Математическая постановка задачи маршрутизации зависит от типа маршрута, по которому планируется осуществлять перевозку груза по маятниковым или развозочному (сборному, сборно-раз­возочному). В первом случае решается задача «увязки» ездок, а во втором – «задача коммивояжера». Дополнительной исходной информа­цией для рассматриваемых задач является матрица кратчайших расстояний между потребителями, поставщиками и автотранспортным предприятием, которая строится в четвертом блоке предложенного алгоритма (задача Б). Первоначальный набор пунктов в маршруты производится исходя из совместимости грузов - для маятниковых маршрутов, исходя из грузоподъемности транспортного средства – для развозочных (сборных или сборно-развозочных) маршрутов.

Маршрутизация перевозок на автомобильном транспорте позволяет реализовать логистический принцип «от двери до двери».

Существует множество математических методов, позволяющих найти как точное, так и приближенное решение поставленной задачи. Среди методов, дающих точное решение, наибольшее распространение получил метод «ветвей и границ», среди приближенных - метод Кларка-Райта, ускоренный метод «ветвей и границ».

Однако расчет с использованием точных методов решения задач оперативного планирования и моделирования − довольно трудоемкая и занимающая большое количество времени операция. При этом необходимо отметить, что не всегда есть возможность использовать ЭВМ для решения поставленных задач. Поэтому предлагается проводить вычисления с использованием точных расчетных ме­тодов только при жестких ограничениях на время выполнения договорных обязательств, выдвигаемых потребителями автотранспортной услуги. В противном же случае достаточно будет оценить с предельной долей вероятности наиболее оптимальный маршрут и время доставки груза, т. е. использовать ускоренный алгоритм планирования перевозочной деятельности.

В алгоритме планирования перевозочной деятельности использованы следующие методы:

1. Для определения кратчайших расстояний между пунктами маршрута при внутригородских перевозках - математическая фор­мула определения длины отрезка. Для международной и междуго­родней перевозки - таблица кратчайших расстояний

, (1)

где x_i (y_i), x_j(y_j) - координаты i-го и j-го пунктов транспортной се­ти в декартовой системе координат соответственно.

Формула эффективно применяется для определения расстоя­ний между пунктами в условиях густо разветвленной транспортной сети, т. е. в крупных городах и экономически развитых районах, в этом случае погрешность в расчетах будет минимальной.

1. Для решения транспортной задачи - метод аппроксимации Фогеля, при котором полученное первоначальное распределение, особенно при небольшом количестве пунктов, является оптималь­ным или достаточно близким к нему.

Метод Фогеля заключается в следующем:

а) исходная матрица дополняется столбцом и строкой. Затем в каждой строке и каждом столбце матрицы находятся два наимень­ших элемента и определяется абсолютная разность между ними, которая заносится соответственно разности по строке в столбец разностей, разности по столбцам - в строку разностей. Если две клетки в одной и той же строке или столбце имеют одинаковые значения, то разность для этой строки или столбца принимается равной нулю;

б) выбирается наибольшая величина разности независимо от того, стоит ли она в столбце или строке разностей. В клетку с ми­нимальным элементом в данной строке или столбце заносится мак­симально возможная загрузка с учетом соотношения ресурсов по­ставщика и спроса потребителя. Если окажется, что спрос потреби­теля полностью удовлетворен или ресурс поставщика полностью исчерпан, то данная строка или столбец матрицы из дальнейшего рассмотрения исключаются;

в) после заполнения клетки матрицы разности пересчитываются и операция повторяется вновь до тех пор, пока не будет со­ставлена допустимая программа распределения.

2. Для составления маршрутов - метод воображаемого луча метод Свира, когда луч, исходящий из точки, обозначающей грузоотправителя, постепенно вращаясь по (или против) часов стрелки, «стирает» с карты изображения грузополучателей, фиксируя сектор, обслуживаемый одним кольцевым маршрутом. Для решения задачи коммивояжера применяется ускоренный метод «ветвей и границ», при котором решение ведется только по одной «ветке», без проверки других на оптимальность.

Решение задачи коммивояжера, т. е. определение оптимального порядка объезда пунктов развозочного маршрута, производится методом «ветвей и границ».

4.3. Программные приложения для автоматизации управления транспортировкой в цепях поставок. Работа автоматизированного программного комплекса «Transportation Management System»

  В настоящее время существует большое количество программных продуктов, позволяющих в масштабе реального времени оптимизировать транспортные процессы, построить маршруты доставки товаров и движения подвижного состава. Приведем основные из них: - MC Excel; -Transportation Management System; - Arena; - AnyLogic (позволяет строить имитационные модели); - TopPlan; - Autoroute Express; - Oracle E-business Suite и др. Наибольший интерес представляет программный комплекс Transportation Management System. Transportation Management System (TMS) — система управления транспортом. Часть структуры Supply Chain Management. Такая система обеспечивает расчет стоимости перевозки различными видами транспорта, агрегирует таможенные затраты и данные о погрузочно-разгрузочных работах, отслеживает сроки перевозок. Одна из задач системы — по запросу менеджера мгновенно выдать информацию о том, где находится груз, каковы сроки его доставки.

Выделим основные тенденции развития транспортной логистики при использовании программного продукта «Transportation Management System»:

1. Увеличение популярности TMS-решений с удаленным доступом, в особенности со стороны среднего бизнеса, которому уже недостаточно устаревших централизованных систем учета транспорта, но нет ресурсов для установки «тяжелых» TMS-систем с распределенным управлением через веб-интерфейс. Практика Software as a Service (SaaS) наиболее популярна именно в транспортной логистике.

2. Совершенствование аналитических и отчетных функций TMS. Традиционно многие TMS-системы имеют ограниченные возможности для генерации отчетов внутри собственного интерфейса, экспортируя данные для их построения в внешние BI-системы, но в последнее время наличие этой функции (генерации товарно-сопроводительных, таможенных документов, маршрутных листов, расписаний работы обьектов и ТС, аналитических отчетов по плану-факту отгрузок и т. д.) становится обязательным внутри TMS.

3. Модули биллинга внутри TMS-систем, с возможностью сверки запланированной стоимости транспортировки и выданных перевозчиком счетов.

4. Интеграция не только с ERP-системами и WMS, но и напрямую с системами управления спросом для более точного определения потребности в транспортных средствах.

5. Слияние систем управления собственным автопарком и оптимизации заказов транспорта у перевозчиков в единую TMS-систему. В большинстве существующих «тяжелых» TMS-пакетов эти функции «разведены» по 2-м разным модулям.

6. Добавление функций планирования подачи транспорта к воротам склада, традиционно присутствующих в WMS-системах.

7. Планирование мультимодальных перевозок.

8. Поддержка SOA.

Достоинства TMS-решений можно увидеть с помощью моделирования существующей транспортной компании и сценарного анализа «что-если». В процессе моделирования и оптимизации по различным критериям можно проанализировать различные сценарии перевозок и принять экономически обоснованное решение по лучшему из них. Внимания требует и сложность ТРС (транспортно-распределительной сети), которая значительно продлевает срок моделирования, оптимизации и стоимость сценарного анализа. Однако практика подтверждает, что такие сети быстро окупаются. Сценарный анализ «что-если» работает с потенциальными алгоритмами введения новых объектов: он позволяет включать/выключать существующие объекты в ТРС, менять график и вид их работы, а также оперативно выбирает варианты из потенциально заданных объектов.

Такая возможность позволяет операторам логистики эффективно использовать ресурсы транспортной сети с учетом всех бизнес-ограничений. Кроме того, посредством сценарного анализа можно выявить потенциальные риски или слабые места, которые могут обнаруживаться и прослеживаться при моделировании существующей сети. Тактическое решение дает рекомендации по устранению потенциальных рисков: например, что произойдет, если заказ не будет выполнен в плановое время; если грузовик прибыл в неурочное время на точку погрузки/разгрузки и т. д. С помощью TMS-решений такие нештатные или чрезвычайные ситуации можно оценить и решить наилучшим образом до момента исполнения плана транспортировки.

В завершение можно коротко перечислить некоторые преимущества тактического решения TMS, к которым относятся:

- снижение транспортных издержек, продемонстрированных с помощью сценарного анализа «что-если» существующей ТРС до и после ее оптимизации;

- выявление слабых мест в существующей ТРС и разработка рекомендаций по их устранению;

- максимально рациональное использование существующих объектов ТРС с учетом накладываемых бизнес-ограничений;

- улучшение сервиса;

- повышение сохранности ввозимого товара;

- прозрачность перевозок в ТРС;

- системы подбора грузоперевозок.

Дата добавления: 2014-01-06