Логистика Никифоров. Мультимодальные перевозки итранспортная логистика
 Скачать 1.21 Mb.
|
|
оптимизации Процесс органического срастания транспорта со сферами производства и потребления, вызванный социально-экономическими потребностями современного общества, приводит к превращению транспорта в звено единой системы производство - транспорт - распределение. В условиях открытого рынка и децентрализованного управления процессами производства, транспортировки и распределения товаров эта система представляет собой совокупность объектов, связанных между собой в основном горизонтальными связями. Такую систему принято называть логистической цепью. Логистические системы (цепи) делятся на макро- и микрологис- тические. Макрологистическая система - это система управления материальными потоками, охватывающая промышленные, посреднические, торговые, транспортные, сбытовые и другие предприятия и организации, расположенные в разных регионах одной страны или в разных странах. Макрологистическая система представляет собой определенную инфраструктуру экономики региона, стран или группы стран. Примером мак- рологистических систем могут служить системы доставки товаров в странах ЕС. На макроуровне выделяют три вида логистических систем системы с прямыми связями, в которых материальный поток проходит непосредственно от товаропроизводителя к потребителю, минуя посредников эшелонированные системы (имеется хотя бы один посредники гибкие (движение материального потока может производиться как напрямую, таки через посредников). Микрологистические системы (цепи) являются подсистемами макрологистических систем и включают в себя хозяйственные единицы, объединенные производственным процессом и общей инфраструктурой. Конкретное содержание и характеристика объектов и связей зависят от аспекта рассмотрения системы технологического, экономического, информационного. С экономической точки зрения макрологисти- ческая цепь представляет собой систему полностью самостоятельных и экономически взаимоответственных предприятий и фирм. При этом связи имеют характер товарно-денежных отношений. Элементами микро- 37 логистических систем могут быть отдельные подразделения единой хозяйственной системы с бестоварной основой взаимодействия. В информационном аспекте основное внимание уделяется информационным потоками их эффективности для процессов доставки в широком смысле этого слова. Технологически логистическая цепь представляет собой совокупность технических средств, включенных в процесс доставки товара и реализующих цели логистики на основе соответствующих технологических процессов (логистических операций). В данном разделе логистическая цепь будет рассматриваться в основном в технологическом аспекте. Объектом оптимизации является вся совокупность технических средств, включенных в процесс движения и преобразования материальных потоков в целях удовлетворения запросов потребителя. Совокупность этих средств находится в динамическом взаимодействии, то есть представляет собой определенную структуру. С позиций системного подхода структура есть инвариантный аспект системы, вся совокупность отношений между элементами, прежде всего - их состав. Оптимизация логистической цепи может быть сведена к оптимизации ее структуры, то есть пропорционального развития ее элементов, рационального сочетания, соответствия по основным параметрами расположению в пространстве. При этом речь идет о пропорциональном развитии не только элементов транспортной системы, но и всей совокупности технических средств в производственной, сбытовой, транспортной и других инфраструктурных отраслях экономики. Рассмотрим простейшую логистическую цепь. Требуется обеспечить доставку щебня от места производства до места потребления. Товаропроизводителем является Бийский щебеночный завод, потребитель продукции (грузополучатель) - трест Енисейдорстрой (г. Енисейск Красноярского края. Количество груза, заказанного для доставки в течение меженного периода навигации (100 сут, равно 50 тыс.т. Прежде всего дадим характеристику материального потока и требований по сохранной и безопасной доставке груза. Щебень относится к навалочным грузам, перевозится в отрытых судах и хранится на открытых складах. При погрузке судов, вагонов и автомобилей должны приниматься меры, исключающие повреждение судна. В соответствии с Правилами перевозок судо-часовая норма должна составлять на погрузке судов-площадок грузоподъемностью дот т/ч, на выгрузке 58 т/ч, грузоподъемностью от 501 дот соответственно 113 и 93 т/ч. Охарактеризуем технологию доставки щебня от места производства до места потребления В связи стем, что щебеночный завод оборудован подъездными железнодорожными путями, первой операцией будет погрузка щебня в вагоны-платформы с открытого склада при помощи конвейерного транспортера. Вагоны с щебнем по железной дороге через станции Бийск и Новосибирск поступают на станцию Красноярска затем в Красноярский речной порт, имеющий подъездные железнодорожные пути. В порту происходит выгрузка щебня на открытый склад. Щебень хранится на складе до момента погрузки в речные суда. Речные суда, груженые щебнем, следуют водным путем пор. Енисей до пристани Енисейск. Протяженность водного пути составляет 413 км. В Енисейске, где отсутствует оборудованный причал со стационарной механизацией, производится выгрузка щебня плавучим краном на открытый склад. На склад потребителя щебень доставляется автомобилями-самосвалами. Схему доставки щебня изобразим в следующем виде (рис. Рис. 3.1. Схема доставки щебня Состав логистических операций, технических средств доставки и их параметры, требующие обоснования, представлены в табл. 3.1. 39 Таблица Характеристика логистической цепи доставки щебня №№ п/п Операции Технические средства Параметры 1. Хранение вместе производства Открытый склад Емкость, т 2. Погрузка Конвейерный транспортер Производительность, т/ч 3. Перевозка по железной дороге Платформа с бортами Грузоподъемность, т 4. Выгрузка на склад порта Портальный кран с грейфером Производительность, т/ч 5. Хранение на складе в порту Открытый склад Емкость, т 6. Погрузка в речные суда Портальный кран с грейфером Производительность, т/ч 7. Перевозка по водному пути Баржа-площадка Грузоподъемность, т 8. Выгрузка Плавучий кран с грейфером Производительность, т/ч 9. Хранение Открытый склад Емкость, т 10. Погрузка автотранспорта Экскаваторный кран Производительность, т/ч 11. Перевозка автотранспортом Автомобиль- самосвал Грузоподъемность, т Таким образом, логистическая цепь доставки щебня включает в себя четыре логистические операции хранение, погрузка, перевозка, выгрузка и состоит из следующих технических средств открытый склад, конвейерный транспортер, портальный кран, плавучий кран, экскаваторный кран, железнодорожная платформа, баржа-площадка, автомобиль- самосвал. Оптимизации подлежат такие параметры, как емкость склада, грузоподъемность транспортных средств (железнодорожного вагона, бар- жи-площадки, автомобиля, производительность (или грузоподъемность) подъемно-транспортных средств (конвейерный транспортер, портальный кран, плавучий кран и кран- экскаватор. Методы расчета основных параметров Критерием оптимизации основных параметров логистической цепи служат полные (интегральные) экономические издержки З, включающие в себя как текущие издержки Итаки издержки неиспользованных возможностей собственного капитала: З = И+К ⋅ р/100 , (где К - величина используемого собственного капитала, руб; р - средняя норма прибыли на капитал, При расчете на единицу транспортной продукции удельные экономические издержки з можно представить формулой з=s + k ⋅ p/100, (где s - себестоимость транспортной продукции, руб/т или руб/ткм, k - удельная капиталоемкость транспортной продукции по задействованному собственному капиталу, руб/т (руб/ткм). Запишем уравнение полных экономических издержек для логи- стической цепи, рассмотренной выше З = З + З + З + З, (где З 1 ,З 2 ,З 3 ,З 4 - полные экономические издержки соответственно на операциях перевозки, погрузки, выгрузки, хранения, руб. Рассмотрим доставку только по водному пути, тогда полные экономические издержки на доставку груза одним судном (составом) в количестве G составят: З = З фл ⋅ t п +З пгр ⋅ t пгр +З вгр ⋅ t вгр +З хр ⋅ t хр = =З х ⋅ t х +З ст ⋅ t ст +З р ⋅ t р +З пр ⋅ t пр +З хр ⋅ t хр (где З фл , З пгр , З вгр , З хр - экономические издержки соответственно на перевозке, погрузке, выгрузке, хранении, руб/ч, З х ,З ст - экономические издержки по флоту соответственно на ходу и на стоянке, руб/ч; З р ,З пр - экономические издержки по содержанию перегрузочной механизации соответственно в работе и на простое, руб/ч; t п, t пгр , t вгр , t хр - соответственно длительность перевозки, погрузки, выгрузки, хранения груза, ч х ст - соответственно длительность хода и стоянки судна, ч; t р пр - соответственно длительность работы и простоя механизации на обработке одного судна (состава), ч. C учетом очевидных зависимостей 41 t х l/u, t т t пгр + t вгр + t т =G/Б пгр + G/Б вгр +t т р =G/Б; t пр =24G/G сут - Б хр =24G/G сут запишем З=З х l/u+З cт (G/Б пгр +G/Б вгр +t т )+З р(пгр) G/Б пгр +З р(вгр) G/Б вгр + +З пр(пгр) G(24/G сут -1/Б пгр )+ З пр(вгр) G(24/G сут -1/Б вгр ) + (З хр(пгр) + +З хр(вгр) ) 24 сут, (где l - протяженность перевозки по водному пути, км - путевая скорость судна, км/ч; Б - фактическая производительность грузовых работ, т/ч, G cут =G н /t э - суточное поступление груза, тут т - продолжительность технических и вспомогательных операций в пунктах грузовой обработки, ч. Здесь t э - период работы флота, сут, на доставке груза в количестве н, тыс. т. Для подобного рода расчетов скорость судна (состава) можно представить следующей эмпирической зависимостью u b = (Логично предположить, что затраты по механизации пропорциональны ее производительности, то есть З р =з р Б , З пр =з пр Б, где з р ,з пр - удельные издержки по механизации, руб./т. В затратах по содержанию флота следует учесть масштабный эффект (чем больше грузоподъемность, тем меньше затраты в расчете на одну тонну тоннажа): , Q з З d = (где d 0 0 Q З з = Здесь Q 0 , З - грузоподъемность, т, и текущие издержки, руб./ч, по содержанию произвольно выбранного судна (состава)-прототипа. Издержки на хранение груза З хр =з хр G хр . Средний объем хранения груза в порту отправления G хр =G/2, в порту назначения к моменту поступления первого судна запас отсутствует. Потребление груза с интенсивностью сут = н начинается сначала выгрузки первого судна одновременно идет складирование груза для последующего потребления. Здесь Т - период потребления груза, сут При такой схеме средний объем хранения груза в течение интервала поступления судов t и G хр =G(1 - t э) - G t гр и. (Перейдем кудельным издержкам, разделив (3.5) на количество груза в судне (составе) G= p’ Q и после преобразований получим , H Б Q F EQ Б D CQ Б Q B Q А з вгр вгр d d вгр d f + − + + + + = − (где A = З х0 l/(p’аQ 0 ); B=З ст0 (k+1)/Q 0 d ; C=З ст0 t туз пр(пгр) /k+з пр(вгр) ) сут з хр(пгр) /2 +з хр(вгр) (1-t э p’24/G сут ; F=З хр(вгр) p’/2; H=з р(пгр) - з пр(пгр) + з р(вгр) -з пр(вгр) Здесь нагрузка тоннажа ту = t т /Q; k=Б вгр /Б пгр ; f=1+b. Таким образом, получено уравнение с двумя неизвестными Q и Б пгр , легко разрешимое при помощи численных методов оптимизации. Автором разработана программа расчета на ПЭВМ методом Хука-Дживса. Дополним рассмотренный пример. Полные издержки по составу грузоподъемностью 1500 т входу равны З х0 =310 руб/ч, настоян- ке З ст0 = 150 руб/ч, по причалу выгрузки з р 1,5 руб/т, з пр руб/т, на хранении з хр =0,1 руб/(т-ч). Нагрузка по отправлению p’= 1. Продолжительность технических операций t туч т. k=Б пгр /Б вгр =0,8. Груз потребляется в течение пяти летне-осенних месяцев, то есть Т сут. Требуется обосновать грузоподъемность состава, а также производительность механизации и емкость склада в пункте выгрузки. На основании обработки многочисленных данных по грузовым судами составам можно принять для грузовых теплоходов при движении вниз а, при движении вверх а, для составов соответственно 3 и. При движении грузовых теплоходов порожнем скорость увеличивается на 12 %, несамоходных судов - на 20 %. Значение эмпирического коэффициента b равно 0,2, d=0,5. 43 Тогда А=310 ⋅ 413/(1 ⋅ 3 ⋅ 1500 0,5 )=1102; B=150 ⋅ (0,8+1)/1500 0,5 =7; C= 150 ⋅ 0,01/1500 0,5 =0,039; D=0,048; E=0,1(1-100/(2 ⋅ 153))(100/50000)24 ⋅ 1= 3,23 10 -3 ; F= 0,1 ⋅ 1/2=0.05; H= 1,5 - 1 = Решение уравнения з /Q 0,7 +Б +Б- 0,05 Q/Б+0,5 дает следующий результат Q опт = 1177 т, Б опт = 61 т/ч. Удельные издержки на доставку груза водным путем с учетом содержания механизации и хранения груза в пункте выгрузки равны 19,3 руб/т. Решение также может быть получено последовательно при помощи частных производных, когда одно из переменных задается. Примем производительность механизации на уровне судо-часовой нормы Б вгр =58 т/ч и после некоторых упрощений получим , C Q B Q А з 1 d 1 d f + + = − (где B 1 =B/Б вгр +С+(E — F/Б вгр )Q 0 1-d ; C 1 =DБ вгр + Оптимальное значение грузоподъемности Q может быть легко получено классическим методом в виде Q=((f-d)/d A/B 1 ) 1/f После некоторых преобразований получим з ⋅З х /З ст Б , (3.12) где k з - эмпирический коэффициент. Для грузов закрытого хранения его принимают равным 0,2, для открытого хранения Оптимальная грузоподъемность речного состава для перевозки щебня равна Q опт = (0,3 ⋅ 310/150 ⋅ 58 ⋅ 413/(3 ⋅ 1) 1/1,2 = 1200 т. Найдем по справочнику характеристики несамоходного судна для перевозки щебня. Выбираем судно-площадку проекта 942 грузоподъемностью т. Примем, что на выгрузке щебня используется плавучий кран грузоподъемностью 5 т с грейфером вместимостью 1,6 куб.м. Согласно Единым комплексным нормам выработки и времени на перегрузочные работы (ЕКНВ) комплексная норма выработки составляет ( в среднем на два слоя) ком = 437 т/смену, что соответствует принятой производительности (58 т/ч). Число плавучих кранов n для обработки составов с щебнем определим исходя из необходимости освоения суточного поступления груза сут =50000/100 = 500 т/сут: n= G сут /П сут = сут (k доп см P ком ), где n см - число смен, ед доп - коэффициент, учитывающий влияние на производительность времени дополнительных и вспомогательных работ, технического обслуживания механизации, а также концентрации установок Таким образом, достаточно одного плавучего крана.Пропускная способность причала П сут =0,8 ⋅3⋅437=1049 т/сут. Емкость склада в порту погрузки равна Е пгр =G, в порту выгрузки E вгр =G н (1-t э т. Методы расчета производственной мощности логистической цепи Конечной целью оптимизации логистической цепи является обоснование наиболее эффективной ее структуры. Однако этому препятствует многообразие параметров, характеризующих работу технических средств транспорта, производства и других отраслей, включенных в ло- гистическую цепь. Единая методическая основа логистической оптимизации может быть создана путем использования в качестве основного параметра ло- гистической системы показателя производственной мощности (или просто мощности) как потенциальной способности движения и преобразования материальных потоков в единицу времени с помощью организованной совокупности наличных средств труда. В таком случае критерием оптимизации логистической системы может выступать отношение количества использованных ресурсов в натуральном или стоимостном выражении X к величине мощности Y: X/Y → min. Производственная мощность зависит от целого ряда факторов: величины ресурса Х, характера обратной связи I, структуры объекта устойчивости параметров. При отсутствии обратной связи мощность системы прямо пропорционально поступлению ресурса и развитие системы носит линейный характер (рис. 3.2). В случае положительной обратной связи (скорость поступления ресурса пропорциональна мощности) развитие системы носит экспоненциальный характер. Развитие системы с отрицательной обратной связью (скорость поступления ресурса пропорциональна разности между номинальной ни фактической мощностью Y) носит асимптотический характер. Наконец, развитие системы, имеющей по- ложительно-отрицательную связь (то есть связь с дополнительным постоянным притоком ресурсов, описывается образной (логистической) кривой Рис.3.2. График развития системы. , ae 1 Y Y вt н (где а - эмпирические коэффициенты. Влияние структуры системы на ее мощность легче всего проследить на примере нейтральных систем, для которых выполняется условие i Y Y , (3.14) где Y i - мощность го элемента. Структура объекта может быть задана расположением элементов (см. риса также их соподчиненностью (иерархией. В логисти- ческих цепях влияние иерархии несущественно. Рис.3.3. Классификация систем по расположению элементов. При последовательном расположении m технических средств (рис.3.3,а) мощность системы определяется элементом с наименьшей мощностью = min (Y ij ), i=1; j=1,n, (где i - индекс производственной линии (логистического канала - индекс производственной фазы (логистической операции). В системе с параллельно расположенными, представляющими одни и те же логистические услуги элементами, мощность равна сумме мощностей отдельных элементов (рис.3.3,б) ∑ = = m 1 i ij Y Y , i=1,m; j=1 . (В системе с матричной структурой ее мощность равна сумме минимальных мощностей каждого из логистических каналов (рис.3.3,в): 47 ∑ = = m 1 i ij ); Y min( Y i=m; j=n. (Для расчета мощности систем со смешанной структурой (рис.3.3,г) их приводят к системам с матричной структурой расположения элементов.. Изменяя структуру системы, можно исследовать действие простейших организационных механизмов (устройство бункера, то есть объединение средств на одной из логистических операций в единый модуль перестановка элементов объединение в модуль всех элементов ло- гистического канала и т.д.), позволяющих оптимизировать параметры функционирования системы, повышать ее мощность. Например, мощность последовательно расположенных устройств составляет 4,6,3,4 ед/ч. Вторая и третья фазы (операции) выполняются на однотипном оборудовании и на одной и той же производственной площади, что позволяет объединить их в один модуль, с передачей части мощности второго устройства третьему. Новые значения мощности будут и мощность всей цепи увеличится на одну треть. Другой пример. Мощность системы вида может быть увеличена с 5 до 6 ед, или на 20 % , установкой на первом канале самых мощных устройства на втором - менее мощных: Мощность системы определяется не только составом элементов и их мощностью, но также соотношением производственных мощностей элементов, иными словами, пропорциональностью производственной структуры. Сточки зрения эффективности системы в целом экономически нецелесообразно стремиться к максимальной загрузке каждого элемента, равно как и к одинаковой мощности всех элементов. В реальных условиях Y 2 # ...# Y n > Y min 4 2 3 5 4 5 3 2 Элемент с минимальной мощностью, то есть с максимальной загрузкой, называется основным, а остальные элементы, обслуживающие основной, - вспомогательными. В качестве основного обычно выбирается элемент, выполняющий основную производственную функцию. В логистических транспортных системах это - грузовой флот. В таком случае пропорциональность производственной структуры определяется отношением мощности на каждой логистической операции к мощности основного элемента Y a : { Y j /Y a } = {k п, (3.18) где k п =Y j /Y a - коэффициент пропорциональности производственной структуры. Формирование эффективной логистической системы требует учета вероятностных факторов ее функционирования Возникают неизбежные потери времени на ожидание обслуживания основных элементов вспомогательными, в силу чего мощность системы будет меньше рассчитанной по формуле ( Введем обозначения: Y п - мощность вспомогательного элемента о - продолжительность одного рабочего цикла основного элемента об - продолжительность обслуживания основного элемента вспомогательным ож - продолжительность ожидания обслуживания. Мощность элементарной логистической цепи рассчитывается по формуле + t ож /t о) (или = Y a /(1 +где γ=t ож /t об обо В расчетах по исходным данным со значительной долей неопределенности вполне удовлетворительная точность достигается следующей эмпирической формулой определения относительного ожидания = k v n -1/2 /(k п - 1). (Здесь п + об - коэффициент, учитывающий совокупное влияние на относительное ожидание регулярности входящего потока, заданной коэффициентом вариации пи устойчивости процесса обслуживания (v об ). С учетом (3.20 ) выражение для расчета мощности запишется в виде Y=Y a (Y п п — Y a + k v n t об п. (Найдем оптимальное значение мощности основного элемента Y а , исследуя выражение (3.21) на максимум (рис. Рис. Расчет мощности системы опт = п+ А ), (где А = k v n -1/2 τ об Учитывая. что k п п, получим п опт =1 + А, (3.23) Y max = Y a /k п опт = п п опт 2 ). По данным многолетних наблюдений можно принять v п об =0,3. Тогда k v =(0,5 2 + 0,3 2 )/2=0,17. Используя данные пример а, получим: t об ч о 1000 0,2 )+0,01 1000=76 ч 50 k п 1 + {0,17 1 (17/76)} 1/2 = Однако решение, полученное по критерию максимума производственной мощности. не всегда будет самым эффективным. Лишь обоснование по критерию минимума совокупных экономических издержек может гарантировать эффективность функционирования логистической системы. Уравнение совокупных издержек для простейшей логистичес- кой системы, состоящей из транспортных и перегрузочных средств, записывается в следующем виде, с учетом обозначений в формуле (З З ст k v n -1/2 /(k п - 1) + З пр п (k п + А - 1)/(k п- 1) + (З р - З пр ). (3.24) Оптимальное значение коэффициента пропорциональности производственной структуры может быть легко получено классическим методом оптимизации п = 1 + [k v n -1/2 t об (з ст /(p’з пр) + 1/t о )] 1/2 (3.25) Для условий вышеприведенного примера k п. Варьируя параметрами элементов, можно прийти к структуре, обеспечивающей минимум совокупных издержек при заданной мощности Y ( м. рис.3.5). Рис.3.5. Взаимосвязь мощностей системы и коэффициента пропорциональности производственной структуры 51 |