Обоснование концентрации грузовой работы в интегрированной системе доставки грузов Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

УДК 656.073.29:[338.33]

В. А. Черемин, доктор транспорта.

А. В. Черемин, аспирант, ВГАВТ.

603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.

ОБОСНОВАНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ГРУЗОВОЙ РАБОТЫ В ИНТЕГРИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ ДОСТАВКИ ГРУЗОВ

В работе рассмотрены моделирование схемы размещения баз концентрации

грузопотоков, экономическое обоснование параметров системы завоза топливных грузов,

постановка задачи концентрации грузовой работы на причалах приречных пунктов.

Методология экономико-математического моделирования

Система транспортировки грузов обычно имеет несколько маршрутов их доставки из других регионов страны. На каждом маршруте, особенно дальнопробежном, имеется сеть промежуточных пунктов, а при доставке в смешанных сообщениях и пунктов перевалки.

Промежуточные пункты и пункты перевалки, или базы концентрации грузопотоков, выполняют функции по приему, хранению, накоплению и отгрузке перевозимых грузов потребителям.

Потребность в организации таких пунктов, их необходимое количество, размер концентрации грузопотоков на конкретном маршруте определяется рядом причин. Основные из них следующие:

1. Сложность транспортной схемы. На каждом маршруте в доставке топливных грузов обычно участвуют различные виды транспорта (железнодорожный, речной, автомобильный), в результате чего возникает необходимость передачи груза с одного вида транспорта на другой.

2. Различные пропускные способности транспортных коммуникаций. Задача взаимного согласования различных видов транспорта может быть решена при определенных технико-экономических условиях. Обеспечить эти условия в отдаленных районах области не всегда удается, чаще всего топливные грузы приходится перегружать по схеме: «транспорт прибытия - склад - транспорт отправления».

3. Ограниченные сроки завоза топлива. В некоторых глубинных районах региона единственным видом транспорта для завоза грузов является речной. Этот вид транспорта работает в условиях ограниченных габаритов судового хода в течение навигации. Поэтому чаще всего завоз ведется в весенний период. Это обстоятельство порождает варианты доставки некоторых партий топливных грузов в современных условиях с депонацией. Базы концентрации и перевалки (передачи) грузопотоков в таких случаях одновременно становятся складами для депонированных грузов.

Задача состоит в том, чтобы обосновать схему размещения баз концентрации (перевалки) грузопотоков на территории региона, определить необходимое количество таких баз и распределить между этими базами запланированный грузоотправителями объем перевозок при условии полного обеспечения годовой потребности потребителей в перевозках грузов при минимальных издержках на их доставку. Такие задачи в различных вариантах известны в современной научной литературе. Однако авторы чаще всего ограничиваются рассмотрением перевозок однородных грузов с ограниченным количеством баз концентрации на одном маршруте.

Схема завоза топливных грузов в глубинные районы намного сложнее по причинам, изложенным выше. Анализ действующей транспортной схемы завоза топливных

грузов показывает, что, например, только в Нижегородской области перегрузка каменного угля при его завозе осуществляется более чем на 40 районных базах с использованием железнодорожного, водного и автомобильного транспорта. Это приводит к распылению грузовых потоков и, как следствие, к высоким издержкам их транс-портно-складского обслуживания.

В связи с этим имеющиеся экономико-математические модели по размещению и развитию транспортно-складских предприятий должны быть дополнены и откорректированы с учетом особенностей каждого региона. Применительно к исследуемым условиям доставки и завоза топлива потребителям региона экономикоматематическая модель обоснования схемы размещения баз концентрации грузопотоков на существующей транспортной сети региона может быть сформулирована следующим образом.

Найти множество {xrSrj при следующих ограничениях:

1. Грузопоток г - го рода топлива, поступающий на базу концентрации через у -й пункт, должен быть равен запланированному количеству груза:

'ZXiSry =Qsrr> r = l,R, у = 1,G.

i

2. Все рода топлива, проходящие через базу концентрации, должны быть отправлены потребителям в полном объеме:

Z x3jrr У = 1>S, г -1,R, y~A,G.

S г

3. Потребное количество средств для развития существующих баз или строительства новых не должно превышать запланированных на эти цели инвестиций:

lLkgr Xr S Ks,

Г

4. Количество перевозимых грузов не должно быть величиной отрицательной:

XiSr > 0; Xs jr > 0.

Целевая функция задачи записывается следующим образом:

I£ZX^r,.C„ry+III^.Q,,+ EIII^ .C,iry->min.

i 3 г у dry б j г у

Условные обозначения, принятые в экономико-математической модели:

у - признак пункта отправления грузов;

8 ~ признак базы накопления и распределения грузопотоков (базы концентрации);

j - признак пункта назначения;

г - признак рода перевозимого груза;

i - признак потребителя (получателя) груза;

XiSry, XSjrY - грузопоток на полигоне соответственно iS и Sj ;

CiSrY,CSjrr - затраты на перевозку одной тонны груза на полигонах соответственно iS я Sj ;

CSrr - затраты на обслуживание одной тонны груза на базе концентрации грузопотоков;

Qiry з г у ~ количество груза г -го рода, поступающего у-Й пункт и доставленного на д -ю базу;

к3г - удельные капитальные вложения на одну тонну перерабатываемого груза

на базе концентрации;

К3 - предельные инвестиции на развитие и строительство баз концентрации.

Поставленная задача может быть решена для следующих условий:

1. Конфигурация сети не меняется, все элементы транспортной логистической цепи и их техническая вооруженность остаются постоянными.

2. Конфигурация транспортной сети меняется, технические средства различных видов транспорта, пропускные способности отдельных участков не остаются постоянными во времени.

В первом случае задача решается в статической постановке, определяется местонахождение баз концентрации и их количество на всех маршрутах доставки грузов в развивающийся регион без изменения материально-технической базы доставки грузов.

Во втором случае решается задача в динамической постановке с учетом нового строительства и реконструкции действующих баз, привязанных к конкретным срокам исполнения.

Выбор первого или второго условия зависит от потребностей региона в перевозках грузов по отдельным направлениям, а также объемов инвестиций в развитие транспортной системы, включая перевалочные пункты.

Для решения поставленной задачи по размещению баз концентрации грузовых потоков на транспортной сети региона экспертным порядком намечаются различные мероприятия. При реализации этих мероприятий отыскивается такой их набор, при котором общие издержки на обслуживание и капитальные затраты на реализацию должны быть минимальными.

В каждом конкретном случае перечень возможных мероприятий может быть дополнен и при необходимости детализирован. По всем мероприятиям, которые включаются в задачу, рассчитываются необходимые капитальные вложения, а также стоимость перевозки до базы концентрации и расходы на прохождение груза через эту транспорт-но-складскую базу (перегрузочные работы, формирование и расформирование отдельных партий, хранение грузов на складах и т. п.). При этом расчеты предлагается начинать с более простых, однозначных мероприятий, усложняя их на последующих этапах решения. Например, на первом этапе решения рассматривается одна база концентрации грузопотоков на маршруте с различными вариантами ее размещения, затем - две и т. п.

Оценку введенных в расчет вариантов следует давать исходя из экономической эффективности предложенных мероприятий на каждом шаге решения.

Экономико-математическая модель, изложенная выше, используется на каждом этапе решения. На каждом этапе наилучший вариант выбирается из множества возможных по минимуму совокупных затрат. Этот вариант участвует в дальнейших расчетах. В результате из множества возможных вариантов принятия решений, полученных на каждой итерации, путем сопоставления показателя совокупных затрат выбирается оптимальный вариант.

Экономическая оценка вариантов системы доставки грузов зависит от периода планирования. В принципе, возможны два подхода к решению поставленной задачи:

- доставка грузов осуществляется в пределах текущего планирования работы отдельных предприятий и организаций без существенного изменения материально-технической базы в транспортной логистической системе;

- доставка грузов осуществляется в рамках перспективной программы, предусматривающей дополнительные инвестиции в развитие отдельных элементов логистической цепи (строительство автомобильных дорог, производство работ по коренному улучшению путевых условий на водных путях, расширение старых действующих и строительство новых причалов, перевалочных баз, складских помещений и т. п.).

Типичной задачей, где может быть реализован первый подход, является снабжение топливными грузами районов региона на ближайшие 2-3 года, когда область и хозяйствующие субъекты, скорее всего, не смогут привлечь достаточное количество инвестиций для обновления действующей производственно-транспортной логистической системы.

Второй подход может быть применен к решению той же задачи за пределами 2005-2010 гг., когда будет реализована ФЦП «Модернизация транспортной системы России» и может быть осуществлено строительство новых транспортно-складских распределительных баз топлива.

В современных условиях абсолютная ценность проекта (варианта) завоза топливных грузов потребителям социальной сферы будет определяться чистой приведенной стоимостью:

где Д1 - полные доходы (выгода) за год /;

3( - полные издержки за год I;

I - соответствующий год реализации проекта (1,..., Т);

Е - ставка дисконта проекта.

При решении проблем завоза топлива затруднительно определить точно потоки затрат и выгод на длительную перспективу, К тому же необходимы лишь укрупненные оценки ситуации для выбора облика системы транспортного обслуживания. В связи с этим часто прибегают к некоторому упрощению критерия, преобразуя, как, например, указывает П. В. Метелкин, формулу для Спр к виду:

А й(1 + £)*

В результате получаем обобщенный критерий в виде минимума затрат за весь период действия системы, которым традиционно пользовались при оценке проектов.

Поэтому можно осуществлять оценку каждого из вариантов завоза топливных грузов и системы в целом по минимуму экономических издержек, куда включаются все предстоящие затраты, относящиеся на доставку грузов по рассматриваемой транспортной системе (3):

т к

где Зт,Зк - удельная величина экономических издержек соответственно по т -му звену логистической цепочки доставки грузов для рассматриваемой транспортной схемы и сопутствующих экономических издержек по к -й операции доставки.

Зт =$т+Е1'Кт+Е2'0 , где Бт, Кт - текущие издержки и капитальные вложения по каждому звену логистической цепочки, руб./т;

Ег,Е2 - норма дисконта соответственно в реальные производственные активы и

по инвестициям в текущие денежные активы;

О - потребность в пополнении оборотных средств.

Для случая, когда расчеты проводятся на уровне текущего (годового) планирования без потребности в обновлении и расширении технических средств, и для случая, когда необходимые технические средства берутся в аренду, кт = 0.

3пР =Ё7Г~37^тт.

В составе сопутствующих экономических издержек следует рассматривать потери груза в пределах норм естественной убыли при транспортировке, перегрузке, хранению на складах, а также «омертвление» грузовой массы за время доставки.

Учет перечисленных потерь можно выполнить по известным в литературе зависимостям.

Экономические потери от естественной убыли груза при его доставке потребителям определяются из выражения:

_{Цг+Цтф)^ау ^ 100

где Цг,Цтф - соответственно оптовая цена груза и тариф на перевозку и другие транспортные услуги;

Л ау - норматив естественной убыли по всем составляющим системы, %.

Экономические потери оборотных средств по грузам за время доставки, включая хранение и детонацию грузов («омертвление» грузовой массы) рекомендуется учитывать на основе следующей зависимости:

Ег-(цг+цтф)\д+ир)\\-^г)

365 100

где гд - полный срок доставки, сут.;

1хР - средний срок хранения 1 т груза, включая все пункты прохождения груза по рассматриваемому маршруту;

у - норма убыли груза в процессе транспортировки, %.

Основные и сопутствующие экономические издержки рассчитываются по всем элементам транспортной логистической системы.

При этом текущие издержки ( 5) и капитальные вложения (К), входящие в величину экономических издержек (3), определяются по каждому этапу логистической системы и по каждой ее составляющей.

Рассматривая задачу с позиции конечного пользователя системы, экономические затраты по магистральным видам транспорта следует определять исходя из установленных тарифов.

Удельные капитальные вложения по соответствующему элементу транспортной логистической системы (кр) рассчитываются как отношение соответствующих инвестиций к одной тонне доставленного груза:

где р - признак элемента логистической системы.

Капитальные вложения и текущие издержки по отдельным звеньям транспортнологистического процесса могут быть значительно сокращены при концентрации грузовой работы.

Эффект от улучшения использования имеющихся производственных мощностей будет достигаться за счет экономии на затратах, зависящих от размеров грузооборота.

Формой представления затрат на единицу грузооборота может быть принята равносторонняя гипербола:

/ = а'+р/х, где / - затраты на единицу грузооборота;

х - величина грузооборота (х> 0); а', ¡3 - константы.

Суммарные затраты выражаются линейной зависимостью вида:

р - СС-Х + р .

В целом зависимость удельных затрат от величины грузооборота может быть выражена несколькими отрезками гипербол для последовательных интервалов значений грузооборота (х):

при х, <х<х2 / = а’+/3"/х, при х2 < х < хъ / = а"+р" / х.

Приведенные соотношения позволяют производить расчеты по оценке экономической эффективности укрупнения различных объектов грузовой работы.

Например, на рассматриваемом полигоне сети и объектов совокупные затраты по каждому из них составят соответственно:

по 1-му объекту- 3, = 301 + з{ -2г1;

по 2-му объекту - з2=з02+з2-дг2;

по 3-му объекту ~ - З03 + з3 • QгЪ,

по п -му объекту - Зп = 30л + зп • <2М;

в целом по полигону сети:

/=1 /=1 /=1

где 30 - затраты, не зависящие (или мало зависящие) от объема грузовой работы; п - сеть объектов;

з - затраты на единицу объема грузовой работы;

<2-, - объем грузовой работы.

Допустим, что в результате укрупнения объектов вся произведенная и управленческая деятельность сосредоточена в каком-то одном i -м пункте. Суммарные затраты по всем рассматриваемым объектам составят:

3\ = ?о< +231 ба-. 1=1

Следовательно, экономия от укрупнения объектов в этом случае ориентировочно будет равна:

ДЗ, =1з01-з01.

г=1

Величина экономии (эффекта) будет зависеть от того, в каком из возможных пунктов произведено объединение производственных и управленческих функций:

П

в пункте 1 - АЗ, = ^ Зш,

1-2

п

в пункте 2 - А32 =30} + Л 30;,

/=з

п

в пункте 3 - Д33 = 30] + 2] 30/ , и т. д.

1=4

Границы эффективности укрупнения объектов грузовой работы могут быть определены на основе сравнительных расчетов.

Таким образом, изложенная методика позволяет дать экономическую оценку каждого отдельно взятого варианта завоза топливных грузов по определенному маршруту, в том числе с использованием баз концентрации грузовой работы в пунктах потребления топлива.

Постановка задачи концентрации грузовой работы на причалах приречных пунктов Глубинные районы региона снабжаются твердым топливом с его доставкой по малым рекам и выгрузкой из судов на индивидуальных, чаще всего необорудованных причалах, максимально приближенных к районным предприятиям-потребителям. Поэтому целесообразна концентрация грузовой работы на единых для фуппы потребителей причалах. Это обеспечивает снижение затрат потребителей на транспортировку угля и другого твердого топлива речным транспортом, расширяя сферу его использования. Однако при объединении индивидуальных и создании группы кооперированных причалов происходит увеличение расстояния перевозок топлива автотранспортом с базисных складов до оперативных площадок.

В связи с этим, должна быть решена задача по отысканию оптимального варианта местоположения каждого объединенного причала, которая сводится к минимизации общих издержек по доставке груза для каждого потребителя (рис. 1).

Рис. 1. Схема расположения причалов организаций и предприятий - потребителей топлива Условные обозначения: 1,2,3,..., ш- индивидуальные причалы; 2’ - объединенный причал;

А, В, С,..М - потребители топлива.

В качестве критерия при выборе оптимального варианта можно использовать минимум суммарных затрат, связанных с доставкой грузов внутренним водным транспортом:

3i = X Smpi + Е\ S Kmpi + Е2 X °mpi

где !L smpi > ]С KmPi > X °mpi ~ соответственно суммарные текущие затраты, капиталовложения и издержки по оборотным средствам, связанные с р -ми операциями доставки топлива в т-х звеньях речной транспортно-логистической системы в г -м варианте концентрации грузовой работы (объединения грузовых причалов потребителей топлива).

В традиционной постановке, как показано в ряде работ ученых (Е. Д. Бучин, В. Д. Вахрушев и др.), такая задача решается достаточно просто. Ее решение усложняется в условиях, когда на выбор местоположения объединенного причала накладываются различные ограничения, не только экологического, но и бюджетного характера.

Для моделирования решения задачи определяется район потребления топлива (рис. 2).

Рис. 2. Общий вид района потребления топлива

В данном районе имеется участок водного пути с прилегающими к нему территориями, которые определяют размер природоохранной зоны и п индивидуальных причалов.

Для решения поставленной задачи вводится произвольно система координат ОХУ. Берег реки представляется в виде ломаной линии, у которой каждый излом имеет координаты Xй, Vй. Кроме того, для каждого излома определена его принадлежность природоохранной зоне и такому излому присваивается индекс «У», если он принадлежит природоохранной зоне, и «№> в противном случае. Таким образом, между двумя изломами с индексом «У» разгрузку судов с топливом осуществлять не разрешается.

Месторасположение каждого потребителя (организации) относительно берега реки также определяется координатами X", У". Вид района потребления в системе координат представлен на рис. 3.

На береговой линии, представленной в виде ломанной, нужно найти такую точку О с координатами Х°, У0, для которой суммарные транспортно-логистические затраты по снабжению потребителей топливом будут минимальными. Эта точка будет находиться между точками U1N и U4N, исключая участок береговой линии от точки U2Y до точки U3Y.

Отыскание точки О проводится на всем участке берега (кроме участка, где строительство причала запрещено) с шагом h.

Установлено, что в границах заданного района имеется п потребителей с общими объемами потребления топлива (угля) в межнавигационный период Qt, Q2, Q„

соответственно.

Организация обслуживания потребителей внутренним водным транспортом возможна либо через индивидуальные причалы с известными суммарными затратами по

доставке груза 31тд,32инд,з1нд,...,Зпинд, либо через объединенные причалы с известными суммарными затратами по доставке груза 31кооп, 32коо„, 3\ооп,Зпкооп .

Необходимо найти оптимальный вариант объединения пунктов выгрузки топлива исходя из условия, что затраты по доставке груза через кооперированные причалы до потребителя должны быть меньше или равны затратам по доставке груза через индивидуальные причалы:

Формирование затрат по транспортно-логистической цепочке имеет ряд особенностей. В частности, расчет затрат по речному транспорту в производственных условиях ведется по тарифным издержкам на перевозку и выгрузку топлива (угля) из судов на берег. Затраты по автотранспорту имеют более сложный характер.

Для расчета затрат по автотранспорту каждому пункту выгрузки топлива присваиваются координаты *0, у'0 (точка О’ на береговой полосе). В результате определяется в системе принятых координат расстояние I,- от г -го потребителя до места нахождения причала (пункта) выгрузки:

При перевозке грузов для г -го потребителя с каждого причала (пункта выгрузки топлива) предполагается использование т{ различных типов автомобилей. Обозначим тип автомобиля через у . Причем для каждого предприятия этот набор может быть свой.

По каждому / -му типу автомобиля имеются следующие характеристики: g¡ - грузоподъемность автомашины, т;

Су - затраты на горюче-смазочные материалы, руб./км; у; - скорость, км/ч;

Ц! - затраты, связанные с содержанием ] -го автомобиля (без горюче-смазочных материалов) за период, необходимый для освоения заданного объема перевозок, руб.; М j - количество автомашин 7 -го типа.

Каждый у -й тип автомашины, используемый для обслуживания г -й организации, имеет свое время грузовой обработки , ч., и коэффициент использования по грузоподъемности кц.

У зп <У з

кооп — \

\П

иид *

п

п

Рис. 4. Укрупненная блок-схема решения задачи

Пусть общее количество типов автомашин равно Я, Из этого количества типов для первого потребителя используются машины а\, а2, а'т1; для второго потребителя - а,2, а\, а\,а2т2; для п -го потребителя - а”, а\, а",аптп. Здесь набор из а\,, = /иг) - это набор типов машин, которые можно использовать на

перевозках г -го предприятия. При этом а\ (и> = 1,т{) = у, если ] -й тип машины можно использовать для перевозок топлива в адрес г -й организации^ ] = 1,8 ). Другие издержки определяются по установленным зависимостям.

Рассмотрим подробнее дополнительные условия обслуживания, которые необходимо учитывать при решении поставленной задачи:

• условие 1: потребности каждого потребителя (организации социальной сферы) должны быть удовлетворены. Математически это можно записать:

2 Ху -0,1; 1 = 1,-, п,

/=я/

где X¡1 - количество груза, перевезенное машинами у -го типа для г -го потребителя

(организации), т;

Qj - потребность г -й организации в топливе, т;

• условие 2: при перевозках не может быть использовано больше машин, чем их имеется в наличии (бюджетное ограничение):

£мо]<Му, 7=1,...,5

<_________________м_______________________________________

если среди набора типов машин для i - го предприятия

нет ни одного значения, удовлетворяющего условию

a‘w - /(>*' - 1,-м/и, ), то в сумме соответствующее слагаемое

пропускается и берется следующее значение i.

При анализе поставленных условий определено, что данную задачу можно решить симплекс-методом со смешанной системой ограничений. Функцией цели будет Z , которая стремится к минимуму.

Реализация составленной симплекс-таблицы дает решение (если заданная система совместна) Z', минимальные затраты Z будут равны Z'.

Таким образом, решив для каждой точки берега (У составленную для нее сим-плекс-таблицу, получаем набор значений Z . Из них выбираем минимальное.

Решение задачи на ПЭВМ потребовало разработки специальной программы. Блок-схема решения задачи на ПЭВМ приведена на рис. 4.

Список литературы

[1] Бучин Е.Д. Взаимодействие внутреннего водного транспорта с морским, железнодорожным и автомобильным. - М: Транспорт, 1971. - 88 с.

[2] Ермаков С.В. О развитии портовой деятельности в системе международного транзита// Сборник материалов научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов ВГАВТ и специалистов. - 2003. - С. 4

[3] Костров В.Н. Логистическая концепция управления взаимодействием речного транспорта с обслуживаемыми отраслями. - Н. Новгород: ВГАВТ, 1997. - 66 с.

[4] Метелкин П.В. Управление развитием и использованием производственных мощностей портовых комплексов России// Афтореф. дисс. на соиск. уч. степени д. э. н. - М: ГУУ, 2001. - 45 с.

[5] Федюшин В.М. Логистика водного транспорта и проблемы развития мультимодальных перевозок//Труды ВГАВТ. - Н. Новгород, 1997. - 86 с.

[6] Филоненко В.Г. Проблемы повышения эффективности транспортного обслуживания грузовых перевозок в Северо-Восточные районы России// Автореф, дисс. на соиск. уч. степени д. э. н. - Новосибирск: НГАВТ, 2002. - 51 с.

THE SUBSTANTIATION OF CARGO WORK CONCENTRATION IN THE FEDERATED SYSTEM OF CARGOS DELIVERY

V. Cheremin, A. Cheremin

In the article the simulation of the scheme of store-houses accommodation and the economic substantiation ofparameters of a fuel cargos delivery system are considered.