Формування моделей виробничо-транспортного логістичного ланцюга при взаємодії залізничного та морського транспорту

Одним з важливих факторів покращення роботи залізниць і всього транспортного комплексу України є удосконалення взаємодії залізничного, морського та річкового транспорту. Через недоліки організації транспортної ланки “вантажовідправник – експедитор – порт – трейдер” усі витрати через таку неузгодженість припадають на залізницю. Наслідком цього є значне накопичення перетворених у сховища на колесах „кинутих” поїздів у напрямку портів. Тому в умовах зростання обсягів перевезень транспортними коридорами України в експортно-імпортному сполученнях особливої актуальності набуває задача з удосконалення сумісної роботи портів та залізничних вузлів.

Підвищення конкурентоспроможності транспортної системи України та міжнародних транспортних коридорів, які проходять через її територію, в значній мірі залежить від чіткості взаємодії залізничного та морського транспорту на основі сучасних логістичних та інформаційних технологій. До числа задач, одночасне вирішення яких сприяє цій взаємодії, слід віднести:

- підведення вагонів до транспортного вузла відповідно до навантажувально-розвантажувальних спроможностей порту за усією номенклатурою вантажів;

- підведення суден до моменту накопичення суднової партії для даного судна у порт;

- відповідність місткості складських приміщень порту обсягам вантажів, які потребують перевантаження.

Вирішення цих задач можливе за умови реалізації системного підходу, відповідно до якого усі учасники перевізного процесу (вантажовідправники, залізничні та морські перевізники, морські порти) функціонують комплексно, як єдина логістична система.

Однією з особливостей, яка безпосередньо пов’язана із часом перебування вагонів та вантажів на станціях і в портах, є узгодженість процесів переробки вагонів з підходом суден, на який нерідко впливають кліматичні умови. Тому виникає необхідність формалізації процесу створення виробничо-транспортного логістичного ланцюга (ВТЛЛ) “підприємство – залізничний транспорт – порт – судно”.

У системі з фіксованим інтервалом часу між надходженнями суден перевантаження здійснюється у визначені моменти часу з періодом .

З використанням логістичних методів узгодженість ритмів роботи залізничного та морського транспорту можна зобразити у вигляді таких моделей:

- вивантаження вантажу з вагонів у місця тимчасового зберігання вантажу (сховища, причали та ін.) (рисунок 10.1, а);

- вивантаження відбувається за прямим варіантом “вагон – судно” (рисунок 10.1, б).

Рисунок 10.1 – Модель узгодженості залізничного та морського транспорту:

при безперебійному завантаженні вантажів зі складів в судно(а): q _СТ – місткість вагонів або місткість вантажних ємностей, Q _С – ємність суден;

за прямим варіантом «вагон-судно» (б): – час на підготування вагонів до перевантаження у судно

На доставку вантажів як з боку залізничного транспорту, так і з боку морського транспорту впливає багато випадкових суб’єктивних факторів: часових, погодних, техногенних та ін. Ідеальним варіантом є пряме перевантаження із судна у вагони і навпаки, ця операція найбільш економічна, але не завжди здійсненна, бо залежить від номенклатури вантажу і наявності відповідних технічних засобів (вагоноперекидачів).

Реальні умови підведення суден не завжди збігаються з даними попередньої інформації, тому виникає деяка неузгодженість між роботою залізничного та морського транспорту. В цих умовах зростає простій вагонів, а також збільшується термін зберігання вантажу. На рисунку 10.2, а наведено випадок, коли водотоннажність судна є меншою, ніж місткість терміналу, тоді на терміналі створюються залишки – Q _Т. На рисунку 10.2, б – прибуття судна пізніше визначеного часу, в цьому випадку термінал завантажений у період t _пр.

Рисунок 10.2 – Модель роботи залізничного та морського транспорту:

при недостатній водотоннажності судна (а);

при запізненні судна (б)

Все це знижує ефективність використання перевізних засобів, рівень безпосереднього перенавантаження вантажів із вагонів в судно і навпаки, погіршує процес їх завчасної підготовки та вимагає додаткових вантажно-розвантажувальних операцій.

Виходячи з попереднього аналізу, побудованого на логістичних методах, можна зробити висновок, що залежно від ситуації, яка складається у портах, робота виконується за однією зі схем, наведених вище. При цьому приведення інфраструктури залізнично-водного вузла у відповідність із зростанням вантажопотоків базується на узгодженні організації роботи залізничного та водного транспорту як однієї цілісної системи, спрямованої на поліпшення одного з основних показників роботи залізниці – скорочення часу простою вагонів та перебування вантажів у терміналі. Розроблені графічні моделі є основою для створення аналітичних моделей сумісної роботи залізничного та водного транспорту, які можуть бути представлені у вигляді додаткового комплексу задач, що вирішуються в інформаційно-керуючій системі логістичного ланцюга.

В умовах, коли підприємство укладає довгострокові договори на поставку своєї продукції на експорт з використанням залізничного і водного видів транспорту, доцільно створювати ВТЛЛ “підприємство – залізничний транспорт – порт – судно”.

Розробка ВТЛЛ передбачає виконання умов – “доставка вантажів точно в строк” і “при повному його збереженні”. Крім того, цю доставку необхідно виконувати з мінімальними витратами трудових, матеріальних і фінансових ресурсів. Відповідно до цих вимог необхідно визначити технологічні і технічні параметри ВТЛЛ, зокрема: рівень запасів вантажів на складах, масу транспортної партії вантажу, потужності технічного оснащення вантажних фронтів, складів, ємність під’їзних колій, на яких перебувають вагони як “сховища на колесах” та ін.

Виходячи із цього модель ВТЛЛ має складатись із цільової функції, що виражає витрати, які припадають на одиницю вантажу упродовж всього логістичного ланцюга, і систему обмежень, яка включає виконання технічних, технологічних, логістичних і правових умов при перевезеннях. Тобто формально модель ВТЛЛ є моделлю математичного програмування.

Формування цільової функції графоаналітичної моделі ВТЛЛ при прямому варіанті вивантаження „вагон–судно” в графічному вигляді подано на рисунку 10.3.

Рисунок 10.3 – Графічна модель ВТЛЛ «підприємство – залізничний транспорт – морський порт – судно»

Розглянуто варіанти, коли вантаж неперервно надходить у вагони в процесі видобутку або виготовлення на підприємстві. Припустимо, що виробництво, транспортування і вивантаження на судно відбувається синхронно, що відповідає функціонуванню логістичної системи “Канбан” і характеризується мінімальною потребою у запасі готової продукції (вантажу).

Тоді витрати на утримання вантажу у вагонах при накопиченні на маршрут складають

, (10.1)

де С_х – вартість схоронності одиниці вантажу у вагоні за добу;

q – маса вантажу у маршруті;

Q _П – продуктивність підприємства.

Витрати вагоно-годин простою при навантаженні партії вантажу q дорівнюють

, (10.2)

де С _В – вартість вагоно-годин простою;

q _ст – середнє статистичне навантаження на вагон.

Витрати на початкові та інформаційні операції:

, (10.3)

де f_н – витрати на початкові та інформаційні операції, на усю транспортну партію.

Витрати на переміщення вантажу:

, (10.4)

де С _П – витрати на переміщення всієї партії вантажу, включаючи витрати на схоронність вантажу як у,, сховищі на колесах” і збитки від його,, омертвлення”.

Витрати на подавання-прибирання вагонів у порти:

, (10.5)

де С _ЛГ – вартість однієї локомотиво-години маневрової роботи;

l_ф – довжина фронту вивантаження;

t_П – час на подавання-прибирання однієї подачі.

Витрати на інформаційні та кінцеві операції:

, (10.6)

де f_K – витрати на інформаційні та кінцеві операції, на усю партію вантажу.

Витрати вагоно-годин при вивантаженні технологічного маршруту в пункті призначення в порту:

, (10.7)

де Q _Ф – продуктивність вантажного фронту у порту.

Витрати на утримання вантажу у вагонах при вивантаженні у судно

. (10.8)

Витрати, що пов’язані із простоєм судна у порту під навантаженням,

, (10.9)

де С_С– вартість судно-години простою, яка залежить від класу і водомісткості судна;

Q_С– водотоннажність судна з урахуванням дедвейту.

Якщо час навантаження на судно партії вантажу q складає Т_н = q /Q _ф і дорівнює часу накопичення партії вантажу q у виробника Т_П=q /Q _П, тобто якщо Т_н=Т_П, тоді q /Q _ф = q /Q _П.

У випадку, коли Т_н> Т_П, судно може додатково простоювати протягом часу DТ=(Т_П-Т_н)× Q _с/q, якщо не створити у припортовому вузлі резерв вантажу у вагонах як у “сховищі на колесах” і якщо вантаж надходить з одного підприємства-виробника.

Для безперебійної роботи фронту навантаження величина такого резерву у вагонах має складати

. (10.10)

Витрати, що пов’язані з простоєм резерву у “сховищі на колесах”, які припадають на одиницю вантажу,

. (10.11)

Вартість “омертвлення” партії вантажу при створенні резерву, що припадають на одиницю вантажу,

, (10.12)

де С _рез – вартість “омертвлення” одиниці вантажу.

Витрати на схоронність вантажу у судні під час його навантаження у порту при наявності резерву:

, (10.13)

де С _ВС – вартість “омертвлення” одиниці вантажу, включаючи вартість схоронності одиниці вантажу на судні.

Таким чином, цільова функція моделі ВТЛЛ має вигляд:

. (10.14)

Система обмежень, що забезпечує виконання технічних, технологічних, логістичних і правових умов, має такий вигляд:

(10.15)

де * – партія вантажу, що не повинна перевищувати максимально допустиму вагову норму щодо вантажних поїздів на даному напрямку;

q _max, q _min – відповідно максимальна і мінімальна вагова норма;

** – виконання логістичного принципу «доставка точно в строк», включаючи час простою судна у порту;

*** – кількість вагонів у резерві, що не повинна перевищувати місткість припортової станції;

**** – термін простою судна, що не повинен перевищувати норми простою у порту.

В остаточному вигляді модель функціонування ВТЛЛ має такий вигляд:

. (10.16)

Спростимо вираз для цільової функції:

. (10.17)

Введемо позначення:

(10.18)

(10.19)

; (10.20)

. (10.21)

Таким чином, отримано:

. (10.22)

Сформована модель ВТЛЛ являє собою модель нелінійного програмування на опуклій множині обмежень і може бути вирішена чисельними методами на ПЕОМ для визначення оптимальної партії відправлення вантажу q_opt (рисунок 10.4).

На підставі досліджень потоку суден, які надходять до великого морського порту було виявлено, що інтервали між їх надходженнями є випадковими величинами, що підпорядковуються закону розподілу (рисунок 10.5, а). Водомісткість суден, що надходять на адресу порту під усі види вантажів, також є випадковою величиною, що підпорядковується закону (рисунок 10.5, б), відповідно час простою суден під навантаженням розподіляється за законом (рисунок 10.6).

Рисунок 10.4 – Розрахунок оптимальної маси вантажу у маршруті q_opt залежно від водотоннажності судна з урахуванням дедвейту

а) б)

Рисунок 10.5 – Закон розподілу: інтервалів між надходженням суден (а); водомісткості суден (б)

Рисунок 10.6 – Закон розподілу часу простою суден під навантаженням

У цих умовах виникають два випадки функціонування ВТЛЛ.

Судна різної місткості надходять у порт нерівномірно з інтервалом часу , – середній інтервал між надходженням суден. Якщо виникає випадок, коли у порту недостатньо вантажу для безперервного навантаження і потрібен резерв вантажу у “сховищі на колесах”. Функціонування ВТЛЛ у цьому випадку описується моделлю нелінійного програмування, що сформовано вище. Аналіз структури отриманої цільової функції доводить, що величина резерву вагонів як “сховища на колесах” у припортових станціях не залежить від величин партії вантажу q, а визначається співвідношенням потужності підприємства-виробника Q _n, вантажного фронту портової станції Q _ф і водотоннажністю судна Q _с.

Враховуючи, що прогноз про підхід суден до порту надходить не пізніше двох діб, є можливість розрахувати і створити відповідний резерв у вагонах як “сховищах на колесах ” і запустити у дію відповідний логістичний ланцюг у середовищі інформаційно-керуючої мережі “підприємство – виробник – вантажна станція – припортовий вузол – припортова станція – порт”.

Під конкретний рід вантажу вантажоотримувач, як правило, фрахтує судна одного типу або близьких за водотоннажністю, тому що він також зацікавлений у більш рівномірному надходженні вантажу до його складів і далі на виробництво. Наслідком цього є мінімізація величини його запасів. Це означає, що величина резерву в припортової станції не буде коливатися в значних межах. При значному відхиленні водотоннажності судна від середнього підприємству-виробнику доцільно переорієнтувати свої виробничі потужності на виготовлення товару (вантажу) в адресу порту і скористатися логістичним ланцюгом. Ці заходи підприємства-виробника сприятимуть зменшенню часу накопичення на партію вантажу в адресу порту і тим самим позитивно вплинуть на зменшення величини резерву у вагонах як “сховищах на колесах” у портовій станції.

Якщо за погодними чи іншими умовами час між надходженням суден до порту то при відсутності гнучкого логістичного ланцюга буде спостерігатися збільшення кількості часу простою вагонів у припортовому вузлі і, як наслідок, буде ефект “кинутих поїздів”.

В цьому випадку через інформаційно-керуючу мережу має надійти повідомлення в адресу підприємства-виробника про тимчасову переорієнтацію виробника на інших клієнтів або про доцільність накопичення вантажу на своїх особистих складах без використання вагонів залізниць.

На рисунку 10.7 показано структурно-функціональну схему інформаційно-керуючої системи ВТЛЛ з вказівкою місця відповідних АРМ.

При цьому у вигляді документів процес зовнішньоторговельного вантажоперевезення супроводжують такі потоки:

- вантажо- і товаросупроводжувальних документів;

- митних документів і інших дозволів, різного роду рознарядок і вказівок;

- технологічні повідомлення про експлуатаційні події, які пов’язані з рухом транспортних коштів у штатних і позаштатних ситуаціях;

- спеціальні повідомлення для вантажовласників (характеристики, місце розташування, стан вантажу).

Рисунок 10.7 – Структурно-функціональна схема інформаційно-керуючої системи ВТЛЛ