Модели оптимизации водной транспортной системы

Проблемы развития водного транспорта Украины, логистический подход к их решению. Модели нахождения кратчайших путей: алгоритм Дейкстры, Данцинга; оптимального транспортного средства. Математическая модель оптимизации водной транспортной системы Украины.

Рубрика Транспорт
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 07.08.2013
Размер файла 587,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Проблемы развития водного транспорта Украины, логистический подход к их решению

1.1 Особенности грузоперевозок на водном транспорте

1.1.1 Классификация грузов, перевозимых на водном транспорте

На речном транспорте грузы разделены на следующие классы [7,8]:

- сухие (насыпные, навалочные и штучные);

- наливные (жидкие);

- тяжеловесные (масса одного места превышает 1 т);

- легковесные (1 т груза занимает объем более 2 - вата, шерсть, коробки со спичками и др.);

- негабаритные (по своим размерам не помещаются в трюмы или в пролеты), из перевозят на открытых судах или на палубе грузовых теплоходов (комбайн, тракторы и т.п.);

- длинномерные и громоздкие (длина - свыше 3 м, высота - 2,1 м, ширина - 2,6 м).

Наиболее удобная транспортная классификация, применяемая на морском транспорте (рисунок 1). По этой классификации все грузы делят на три группы [7,8]: массовые, генеральные (штучные) и особорежимные.

К первой группе относят насыпные, навалочные, наливные и лесные грузы, которые имеют определенную массу. Насыпные и навалочные грузы имеют определенную массу. К насыпным относят в основном зерно и семена всех видов сельскохозяйственных видов культур, к навалочным - уголь, песок, гравий, камень. Эти грузы предъявляют к перевозке преимущественно большими партиями, обеспечивающими полную загрузку вагонов, судов и автомобилей. Наливные - это жидкие грузы, которые перевозят наливом в специальном подвижном составе (цистернах, танкерах, бензовозах). К лесным относят лес, пиломатериалы, фанеру и другие изделия из древесины.

Вторая группа - общие (генеральные), или штучные, грузы перевозят упакованными в разнообразную тару или без упаковки. По числу наименований это самая многочисленная категория грузов. В зависимости от вида упаковки различают грузы мешковые, киповые, катно-бочковые, ящиковые, контейнерные и пакетные. В мешках перевозят грузы, не требующие защиты от механических повреждений; в кипы и тюки упаковывают естественные и искусственные волокна и изделия из них (в тюки обычно упаковывают непрессованный материал, а волокнистые вещества - хлопок, джут и т.п. - прессуют в кипы). К катно-бочковым относят грузы, перевозимые в бочках, барабанах и рулонах. В металлических бочках перевозят топливо, смазку, а в деревянных - сухие химические и пищевые продукты. Металлические барабаны предназначены для транспортировки химических продуктов и других веществ. В ящики пакуют многие грузы промышленности. Типоразмеры ящичных грузов очень разнообразны и регламентированы ГОСТом на тару и упаковку. К штучным грузам без тары относят металл в болванках, слитках, чушках, кирпич и т.п.

Рис. 1. Транспортная классификация грузов

1.1.2 Технологии перевозки грузов на водном транспорте

Для перевозки разных грузов используются самые разные типы судов. Эти суда обеспечивают существенную экономию на масштабах, поэтому цель многих конструкций - перевозить крупные грузы и добиваться низких затрат на единицу перевозимой продукции. Существует следующая классификация судов [10]:

· Суда для перевозки генеральных грузов - это суда стандартной конструкции с крупными трюмами, позволяющими перевозить любой тип грузов. Большая часть грузов загружается кранами, хотя в некоторых моделях имеются боковые проемы, позволяющие транспортным средствам въезжать внутрь судна и выезжать из него. Многие порты по всему миру не имеют специального оборудования для эффективной работы со специализированными судами, о которых говорится ниже, поэтому подобные корабли общего назначения применяются очень широко.

· Балктанкеры/балкеры / сухогрузы перевозят большие количества дешевых навалочных, наливных или насыпных грузов, (зерна или руды) в огромных трюмах.

· Танкеры перевозят любые виды жидкостей, но наибольшая доля таких перевозок приходится на нефть. Чтобы добиться экономии на масштабах, такие суда строят настолько большими, насколько это возможно.

· Контейнеровозы - это специально спроектированные суда для перевозки стандартных контейнеров, их грузоподъемность обычно указывается в TEU (в числе 20-футных контейнеров) или в FEU (в числе 40-футных контейнеров). Типовой контейнеровоз перевозит около 5000 таких контейнеров, а крупные модели - 10 000.

· Паромы - это обычно суда категории RO-RO (roll-on roll-off - трейлерная погрузка и разгрузка судна), перевозящие грузовые автомобили на небольшие расстояния. Впрочем, существуют и более длинные маршруты этой категории.

· Баржи - это суда, перемещаемые на буксире. Они используются для относительно коротких маршрутов, с относительно спокойной водой.

Основной недостаток водного транспорта - это, конечно, его негибкость, так как его использование ограничено наличием портов. Перевозки от поставщика к заказчику неизбежно требуют смены транспортного средства, даже если и поставщик и заказчик располагаются недалеко от портов. Другая проблема с перевозками водой вызывается их относительно небольшой скоростью, а также долгим временем объединения грузов и перевозки их в порты. Однако такие перевозки можно сделать более эффективными. Поэтому каботажные перевозки могут конкурировать с автомобильным транспортом даже на относительно коротких расстояниях.

1.2 Проблемы развития водного транспорта Украины

Основной целью экономического развития любой страны является обеспечение внутренних потребностей и эффективность участия в мировых хозяйственных связях. Эти факторы и определяют задачи развития водного транспорта. Период 1991-2005 годов отличался относительной устойчивостью мирового экономического роста. При этом усилилось значение внешних факторов в глобальном экономическом росте, что привело к опережению темпов роста провозной способности флота.

В процессе развития национального водного транспорта в условиях жесткого внешнего влияния и ограниченности инвестиционных ресурсов высветился ряд проблем, которые ранее сдерживали развитие экономической самостоятельности предприятий, но не были решающими в процессе управления экономическим ростом.

Существенной проблемой следует считать недостаточность темпов обновления объектов производственной инфраструктуры, что отрицательно отражается на обеспечении непрерывности производства и обращения товаров. Оптимизация темпов развития торговых портов влияет на ускорение прироста эффективности производственного сектора страны. Важнейшими средствами повышения эффективности функциональной деятельности являются активное использование макроэкономических рычагов и создание региональных источников финансирования инвестиционных программ морских транспортных предприятий. О приоритетности оптимизации времени и сохранности доставки товаров водными путями свидетельствует характер развития контейнерных перевозок. Контейнерные технологии доставки грузов, несмотря на их высокую капиталоемкость, интенсивно развиваются.

При формировании стратегии государственной поддержки предприятий национального водного транспорта следует учитывать, что результаты их деятельности зависят от максимума участия в обслуживании единых грузопотоков. При этом грузооборот флота и портов отражает лишь степень развития производственного потенциала и его конкурентоспособность. Транспортная составляющая в стоимости товара формируется всей совокупностью флота, портов и сервисных организаций. Этим обусловливается потенциальное различие эффективности разных подразделений водного транспорта в зависимости от уровня капиталоемкости работ. Следовательно, необходим механизм, обеспечивающий относительно равноценное использование производственного потенциала всех структурных подразделений водного транспорта страны. При его разработке важно иметь в виду важнейшую роль предприятий водного транспорта в формировании платежного баланса независимо от организационно-правовых форм собственности.

Для достижения адекватности состояния транспортной системы и грузопотоков необходимо привлечение инвестиций грузовладельцев в развитие флота и портов, расширение их участия в формировании корпоративного капитала предприятий.

При развитии национального водного транспорта необходимо учитывать не только макроэкономические задачи и потребности, но и условия, и параметры развития конкурирующих подразделений. В этом отношении существенное влияние на характер и область деятельности украинских портов оказывает порт Констанца. Его развитие поддерживается международными финансовыми группами, в том числе ЕБРР. Порт интенсивно развивался в то время, когда наши порты решали проблемы ограниченности наличности и инвестиционных ресурсов. Этим обусловлено различие судооборота портов.

Важное значение в системе приоритетов морского государства принадлежит возможности разрабатывать проекты торговых судов в соответствии со стандартами мирового судоходства. На Украине сохранился потенциал судостроительного комплекса, однако необходим механизм его использования для строительства флота отечественных судовладельцев.

Фактическое пренебрежение развитием водного транспорта в период 1991-2002 годов предопределило потерю Украиной статуса морской державы с последующим нарастанием проблем и экономических потерь. Процесс уменьшения состава флота продолжался вплоть до 2004 года. При этом темпы пополнения флота не отвечали не только потребностям расширения участия в морских перевозках, но и простой замене базисного тоннажа. Однако благодаря предпринимательской инициативе флот украинских судовладельцев за последний год увеличился на 500 тыс. т дедвейта. К сожалению, этот флот для повышения конкурентоспособности зарегистрирован под удобными флагами и фактически не обеспечивает фрахтовую безопасность внешней торговли Украины. Основная же часть флота оказалась неадекватной относительно требований конкуренции, не соответствует безопасности мореплавания, возникают недопустимые параметры экологической безопасности.

Приведенные факты и условия отражают необходимость более строгого подхода к выбору альтернативных вариантов развития производственного потенциала водного транспорта Украины, необходимость перехода к активной морской политике, предусматривающей систему мер эффективного развития торгового флота.

1.3 Методология оптимизации водного транспорта

Основными задачами, решаемыми в рамках оптимизации транспортной системы, являются:

- анализ конъюнктуры ранка и оптимизация тарифных ставок компании перевозчика (анализ и выбор лучшего перевозчика);

- подбор оптимального вида транспортных средств (выбор наилучшего варианта транспортного средства из ряда возможных);

- использование постоянных, оптимизированных транспортных коридоров или цепей;

В литературе по логистике описано несколько методов выбора перевозчика, основывающихся на различных критериях [1,2].

Метод матриц. Процедура выбора использует матрицу, в строках которой указывают объемы заказа в столбцах - производителя одноименной услуги, на пересечении - стоимость услуги. Одним из недостатков данного метода является сложность формализации.

Метод стоимостной оценки. Заключается в выборе перевозчика с минимальной стоимостью услуги. Недостатком является то, что в данном методе не учитывается больше никаких факторов, кроме цены услуги.

Метод абстрактного перевозчика. Метод базируется на минимизации стоимости каждого из учитываемых параметров. При применении метода учитывается небольшое количество параметров, и не принимается во внимание тот факт, что самое дешевое не всегда является самым хорошим вариантом.

Метод, который учитывает технологические параметры. Этот метод не учитывает другие параметры перевозки, кроме физических параметров груза и способа транспортировки.

Метод исключения по параметрам. Недостатком метода является то, что исключение, на первый взгляд незначительных параметров, может привести к неправильному выбору перевозчика.

Выбирая поставщика, логисты должны комбинировать различные методики и адаптировать их к своим «условиям».

С переходом на рыночные отношения появилась некоторая хаотичность в проектировании процесса перевозок. Сегодня очень часто можно наблюдать такие явления, как [5]:

· Чрезмерно дальние перевозки - перевозки, при которых грузовые потоки поступают в пункты назначения из отдаленных районов при наличии возможности генерации аналогичных потоков из близко расположенных источников.

· Излишние перевозки - грузовые потоки, которые направлены в пункты назначения, где однородная продукция уже имеется в достаточном количестве.

· Повторные перевозки, при которых грузовой поток от грузоотправителя следует не прямо к потребителю, а поступает в промежуточное звено логистической цепи (на базу, склад и т.д.), а оттуда в том же объеме на том же виде транспорта, для передвижения в другие звенья или непосредственно потребителям.

· Кружные перевозки, которые осуществляются не по кратчайшим расстояниям.

Создание маршрутов позволяет [4]:

- точно определить объем перевозок грузов со снабженческо-сбытовых предприятий;

- количество транспорта, осуществляющего эти перевозки;

- способствует сокращению простоя транспорта под загрузкой и разгрузкой,

- эффективному использования подвижного состава и высвобождению из сфер обращения значительных материальных ресурсов потребителей;

- повысить производительность транспорта при одновременном снижении количества подвижного состава, поступающего на предприятие при том же объеме перевозок.

Существует ряд алгоритмов нахождения кратчайшего маршрута. Из них самыми известными являются [3]:

- алгоритм Дейкстры;

- алгоритм Флойда;

- алгоритм Данцинга.

Алгоритм Дейкстры разработан для нахождения кратчайшего пути между заданным исходным узлом и любым другим узлом сети.

Преимущества алгоритма Дейкстры[10]:

- работает во взвешенных средах;

- обновляет узлы при нахождении лучшего пути к ним.

Недостатки алгоритма Дейкстры [10]:

- игнорирует направление цепи.

Алгоритм Флойда является одним из методов поиска кратчайших путей в графе[6]. В отличии от алгоритма Дейкстры, который позволяет при доведении до конца построить ориентированное дерево кратчайших путей от некоторой вершины, метод Флойда позволяет найти длины всех кратчайших путей в графе. Конечно эта задача может быть решена и многократным применением алгоритма Дейкстры (каждый раз последовательно выбираем вершину от первой до N-ной, пока не получим кратчайшие пути от всех вершин графа), однако реализация подобной процедуры потребовала бы значительных вычислительных затрат.

Алгоритм Данцинга отличается от алгоритма Флойда последовательностью выполнения действий.

Следующим этапом при оптимизации транспортной системы является подбор оптимального вида транспортного средства. Существует такие методы для решения этой задачи[11]:

- метод весовых множителей;

- метод приближения к идеальному решению;

- метод последовательных уступок;

- метод справедливого компромисса.

Метод весовых множителей относится к группе методов, основанных на сведении задачи многокритериальной оптимизации к задаче однокритериальной оптимизации. В этом методе дополнительной информацией является информация об относительной важности частных критериев. Метод требует, чтобы эта информация была формализована в значениях весовых множителей.

Метод приближения к идеальному решению также относится к группе методов, основанных на сведении задачи многокритериальной оптимизации к задаче однокритериальной оптимизации. Поскольку этот метод использует нормированные частные критерии оптимальности, он инвариантен к масштабу измерения частных критериев.

В методе последовательных уступок прежде производится качественный анализ относительной важности частных критериев оптимальности. На основании этого анализа частные критерии располагаются и нумеруются в порядке убывания важности.

Из выше перечисленного вытекают такие задачи, которые решаются в курсовом проекте:

- анализ и выбор комплекса оптимизационных моделей для решения задач определения оптимального пути, лучшей компании перевозчика и судна для доставки груза;

- разработка базы данных системы оптимизации грузоперевозок на водном транспорте;

- разработка программного продукта.

2. Модели оптимизации водной транспортной системы

2.1 Модели нахождения кратчайших путей

2.1.1 Алгоритм Дейкстры

Описываемый алгоритм позволяет находить в графе кратчайший путь между двумя выделенными вершинами s и t при положительных длинах дуг. Этот алгоритм, предложенный в 1959 г. Дейкстрой, считается одним из наиболее эффективных алгоритмов решения задачи.

Главная идея, лежащая в основе алгоритма Дейкстры, предельно проста. Предположим, что нам известны m вершин, ближайших к вершине s (близость любой вершины x к вершине s определяется длиной кратчайшего пути, ведущего из s в x). Пусть также известны сами кратчайшие пути, соединяющие вершину s с выделенными m вершинами). Покажем теперь, как может быть определена (m + 1) - я ближайшая к s вершина.

Окрасим вершину s и m ближайших к ней вершин. Построим для каждой неокрашенной вершины y пути, непосредственно соединяющие с помощью дуг (х, у) каждую окрашенную вершину х с у. Выберем из этих путей кратчайший, и будем считать его условно кратчайшим путем из вершины s в вершину y.

Какая же из неокрашенных вершин является (m + 1) - й ближайшей к s вершиной? Та, для которой условно кратчайший путь имеет наименьшую длину. Это обусловливается тем, что кратчайший путь из вершины s в (m +1) - ю ближайшую вершину при положительном значении длин всех дуг должен содержать в качестве промежуточных лишь окрашенные вершины, т.е. вершины, входящие в число m вершин, ближайших к вершине s.

Итак, если известны m ближайших к s вершин, то (m + 1) - я ближайшая к s вершина может быть найдена так, как это описано выше. Начиная с m = 0, описанная процедура может повторяться до тех пор, пока не будет получен кратчайший путь, ведущий из вершины s к вершине t.

Имея в виду приведенные соображения, мы можем теперь формально описать алгоритм Дейкстры.

Алгоритм[6]:

1. Каждой вершине X в ходе алгоритма присваивается число d(x), равное длине кратчайшего пути из вершины S в вершину X и включающем только окрашенные вершины. Положить d(s)=0 и d(x)=? для всех остальных вершин графа. Окрашиваем вершину S и полагаем y=S, где y - последняя окрашенная вершина.

2. Для каждой неокрашенной вершины X пересчитывается величина d(x) по следующей формуле:

d(x)=min {d(x); d(y)+ay, x} (2.1)

3. Если d(x)=? для всех неокрашенных вершин, то алгоритм заканчивается т. к. отсутствуют пути из вершины S в неокрашенные вершины. Иначе окрашивается та вершина, для которой величина d(x) является минимальной. Окрашивается и дуга, ведущая в эту вершину в соответствии с выражением (1) и полагаем y=x.

4. Если y=t, кратчайший путь из s в t найден. Иначе переходим к шагу

2.1.2 Алгоритм Данцинга

Прежде чем представлять алгоритмы, необходимо ввести некоторые обозначения. Перенумеруем вершины исходного графа целыми числами от 1 до N. Обозначим через di,jm длину кратчайшего пути из вершины i в вершину j, который в качестве промежуточных может содержать только первые m вершин графа. Если между вершинами i и j не существует ни одного пути указанного типа, то условно будем считать, что di,jm=?. Из данного определения величин di,jm следует, что величина di,j0, представляет длину кратчайшего пути из вершины i в вершину j, не имеющего промежуточных вершин, т.е. длину кратчайшей дуги, соединяющей i с j (если такие дуги присутствуют в графе). Для любой вершины i положим di,im= 0. Отметим далее, что величина di,jm представляет длину кратчайшего пути между вершинами i и j.

Обозначим через Dm матрицу размера NxN, элемент (i, j) которой совпадает с di,jm. Если в исходном графе нам известна длина каждой дуги, то мы можем сформировать матрицу D0. Наша цель состоит в определении матрицы DN, представляющей кратчайшие пути между всеми вершинами рассматриваемого графа.

Перенумеруем все вершины графа от 1 до n целыми числами и обозначим через di,jm длину пройденного пути из i в j где в качестве промежуточных использованы первые m вершин графа. Матрица Dm длин кратчайших путей имеет здесь размерность m*m.

1. Каждая вычисленная матрица Dm содержит на одну строку и столбец больше чем ее предшественница. Элементы матрицы не входящие в последнюю строку или столбец вычисляются так же, как и в алгоритме Флойда.

di,jm=min{di,mm-1+ dm,jm-1; di,jm-1} (2.2)

2. Кратчайший путь из вершины m в j, в котором допускаются первые m промежуточных вершин, должен иметь в своей первой части дугу из вершины m в некоторую вершину k, a во второй - кратчайший путь из вершины k в j.

dm,jm=min{d0m,k+ dm-1k,j} k=1…m-1 (2.3)

3. Кратчайший путь из вершины i в m, в котором допускается первых m промежуточных вершин. Имеет своей первой частью кратчайший путь из вершины i в некоторую промежуточную вершину k. А во второй - кратчайшую дугу из k в m.

di,mm=min{dm-1i,k+ d0k,m} k=1…m-1 (2.4)

4. Диагональный элемент матрицы равен 0. Алгоритм [6]:

1. Перенумеровать вершины графа, определить матрицу D0 размером n*n где n число вершин графа. Каждый элемент этой матрицы есть длина кратчайшей дуги от одной вершины до другой.

2. Для каждого m принимающего значения 1,2,3…N определить матрицу Dm по формулам (2) - для строки m, (3) - для столбца m, (1) - для всех остальных элементов, кроме диагонального (di,im=0).

2.2 Модели выбора оптимального вида транспортного средства

2.2.1 Метод весовых множителей

Пусть у нас имеется множество возможных вариантов выбора и значения частных критериев каждого из варианта .

В методе в качестве скалярного критерия используется критерий

(2.5)

где - значение весовых множителей каждого частного критерия.

Т.е. вместо задачи многокритериальной оптимизации решается многомерная задача условной оптимизации со скалярным критерием оптимальности.

(2.6)

Существуют различные способы выбора весовых множителей . Одним из таких способов является назначение коэффициентов в зависимости от относительной важности соответствующих частных критериев оптимальности

Таблица 2.1 - Шкала относительной важности частных критериев

Относительная важность критерия

Определение относительной важности критериев

1

Равная важность

3

Умеренное превосходство

5

Сильное превосходство

7

Очевидное превосходство

9

Абсолютное превосходство

2, 4, 6, 8

Промежуточные решения между двумя соседними оценками

Для того чтобы при выборе весовых множителей избавиться от влияния масштабов частных критериев оптимальности, в методе весовых множителей целесообразно использовать нормализованные критерии.

2.2.2 Метод приближения к идеальному решению

Пусть у нас имеется множество возможных вариантов выбора и значения частных критериев каждого из варианта .

В начале определяем минимальное значение частного критерия оптимальности

(2.7)

Далее находим идеальное решение

(2.8)

Введем в рассмотрение скалярный критерий оптимальности

(2.9)

где - нормированный векторный критерий оптимальности.

В этом методе решается задача условной оптимизации со скалярным критерием оптимальности

(2.10)

2.2.3 Метод последовательных уступок

Пусть у нас имеется множество возможных вариантов выбора и значения частных критериев каждого из варианта

.

В методе последовательных уступок прежде производится качественный анализ относительной важности частных критериев оптимальности [11]. На основании этого анализа частные критерии располагаются и нумеруются в порядке убывания важности. Положим, что главным является критерий , следующим по важности - критерий , затем следуют остальные частные критерии .

Затем для каждого из частных критериев, исключая последний по важности критерий , назначаются уступки - допустимые, с точки зрения лица, принимающего решения (ЛПР), увеличения соответствующих критериев относительно их оптимальных значений

фk() = (2.11)

Далее решается задача минимизации критерия 

(2.12)

и определяется множества допустимых значений  - сужение множества допустимых значений:

(2.13)

Переходим к следующему по важности критерию . Решается задача минимизации критерия 

и определяется множества допустимых значений  - сужение множества допустимых значений:

Т.е. минимизация критерия  производится при условии, что значения предыдущего критерия  не превосходит величины .

И т.д. до предпоследнего по важности критерия . Решается задача минимизации критерия 

(2.14)

и определяется множества допустимых значений  - сужение множества допустимых значений:

(2.15)

Наконец, переходим к последнему по важности критерию . Решается задача минимизации критерия 

(2.16)

В качестве решения задачи принимается решение  со значениями частных критериев .

Не смотря на идейную простоту метода последовательных уступок, практическое применение этого метода сопряжено со значительными трудностями [11].

1. Метод последовательных уступок применим для решения лишь тех задач многокритериальной оптимизации, в которых все частные критерии естественным образом упорядочены по степени важности.

2. Поскольку взаимосвязь частных критериев обычно неизвестна, заранее назначить величины уступок , как правило, не удается. Поэтому изучение взаимосвязи частных критериев и назначение величин уступки приходится производить в процессе решения задачи. Практически, для этого вначале оценивают взаимосвязь частных критериев , . Для этого задают несколько величин уступок  и определяют соответствующие значения второго по важности критерия . На основе анализа этой информации лицо, принимающее решение, принимает решение о величине первой уступки . Затем аналогично оценивают взаимосвязь частных критериев ,  и назначают величину второй уступки. И так далее до критериев ,  и уступки . Таким образом, фактически приходится решать каждую из задач (2.12), (2.14), (2.15), не однократно, как в изложенной схеме, а многократно.

3. Изложенная схема метода последовательных уступок предполагает, что каждый частный критерий настолько существенно более важен, чем последующий частный критерий, что можно ограничиться учетом только попарных связей критериев и выбирать величину уступки для данного критерия с учетом поведения лишь одного следующего критерия.

2.3 Модели выбора наилучшего перевозчика

2.3.1 Метод матриц

Решение задачи выбора перевозчика связывается с анализом конъюнктуры рынка (степени дефицитности и стоимости услуг, наличия альтернативных каналов приобретения, частоты предложения и т.п.). Для формализации процедур выбора перевозчиков по критерию минимума расходов при оценке стоимости приобретения услуг перевозчиков можно применить матрицу, по строкам которой указываются объемы заказа и условия поставки (партионность, частота, гарантированные периоды, транспортные средства и упаковка, оказываемые услуги и т.п.), по столбцам - производители одноименных услуг (перевозчики), а на пересечении строк и столбцов - стоимости услуг и тарифы. Определяя наименьшие затраты по столбцам, покупатель может выбирать потенциального перевозчика. Окончательный выбор производится с учетом характеристик уровня качества обслуживания, которые могут быть оценены по балльной системе.

2.3.2 Метод стоимостной оценки

Суть метода стоимостной оценки заключается в том, что выбор перевозчика предполагается обусловленным стремлением фирмы к оптимизации стоимости товара и определяется переменной прибыли фирмы. Выбор определяется стремлением фирмы максимально увеличить прибыль за счет оптимального сочетания параметров перевозки и товарного рынка:

Pkj = (рk - Т kj (Q, Akj) - QT kj (Q, Аkj)) - ехр (iАkj) (2.17)

где Pkj - прибыль;

рk - рыночная цена товара;

Т kj (Q, Akj) - стоимость перевозки единицы товара (функция количества перевозимого товара и времени перевозки);

Q - функция стоимости производства товара;

А - число дней перевозки;

i - процентная ставка за день;

exp(-iAK)) - множитель, учитывающий то, что прибыль получается по истечении определенного количества дней, позволяет определить размер прибыли в данный момент;

k - рынок;

j - перевозчик.

2.3.3 Метод абстрактного перевозчика

Метод абстрактного перевозчика, перевозящего абстрактный товар, описывает перевозчика в виде вектора параметров, которые перевозчик предлагает грузоотправителю, например, время перевозки. Метод основан на минимизации стоимости каждого параметра и на приравнивании маржинальной стоимости к маржинальной прибыли как условия равновесия. Груз в процессе перевозки рассматривается как перемещающийся товар:

С = tT - utT + a/r + WST/2 (2.18)

где C - ожидаемая годовая переменная стоимости перевозок;

Т - количество товаров, перевозимых за год;

r - стоимость доставки за единицу товара (включая тарифы на перевозку, погрузку, разгрузку, страховку и т.п.);

t - среднее время, необходимое для завершения доставки, годы;

S - среднее время между перевозками товара, годы;

u - стоимость доставки единицы товара в год (с учетом процентной ставки, штрафов за порчу и мелкую кражу и т.п.);

а - стоимость оформления заказа за одну грузоперевозку;

W - годовая стоимость складирования.

Видно, что ожидаемая годовая переменная стоимости доставки данного количества товаров равняется сумме стоимостей перевозки и складирования. Абстрактный перевозчик определяется по трем характеризующим его параметрам: стоимости перевозки, стоимости перевозимого товара и времени перевозки. Стоимость оформления заказа, складских перевозок и перевозки полного количества товаров являются экзогенными параметрами. Эта модель расширена для того, чтобы она могла учитывать некоторые другие факторы, такие, как неопределенность спроса и времени доставки.

2.3.4 Метод, который учитывает технологические параметры

Выбор перевозчика основан на связях между физическими параметрами груза (масса, объем, способность портиться, отношение его стоимости к весу) и системы перевозки (скорость, частота перевозок и т.п.), то есть выбор перевозчика определяется технологическими параметрами. Отбор параметров осуществляется, исходя из эмпирических соображений. Наиболее часто используемыми параметрами являются масса отправления груза, расстояние перевозки, стоимость за тонну, вид предмета торговли, годовой тоннаж перевозимого предмета торговли, тариф за перевозку, время перевозки, степень надежности. Многие из параметров относятся больше к товару, чем к фирме. В этом заключается отличие данного метода от предыдущего, фиксирующего внимание на прибыли фирмы. Ни один из вышеперечисленных параметров, взятых по отдельности, не помогает вскрыть источник прибыли. Этот метод не рассматривает, в отличие от метода стоимостной оценки, тариф на перевозку как параметр, помогающий грузоотправителю осуществлять стоимостной анализ. Для метода это всего лишь один из параметров, описывающий процесс перевозки, что доказывает: тариф перевозчика не является определяющим параметром при выборе.

В рассмотренных методах выбора перевозчиков предполагается, что каждый потребитель рассматривает все альтернативы и каждый параметр, описывающий эти альтернативы, прежде чем сделать выбор. Однако на практике это допущение является нереалистичным, особенно в относительно сложных ситуациях выбора, когда потребитель может попытаться упростить задачу выбора, исключая многие альтернативы (или) параметры из рассмотрения. Одним из методов, допускающих исключение параметров, является метод элиминирования по параметрам. Вместо одновременного рассмотрения всех параметров перевозчика для оценки перевозчика, потребитель проводит поиск параметров, которые считаются самыми значимыми, по отношению к менее значимыми. В качестве параметров, описывающих перевозчиков, рассматриваются время перевозки, надежность времени прибытия в пункт назначения, частота перевозки, тариф на перевозку, исключение повреждений (порчи) и потерь (кражи), удобство времени отправления и т.п.

3. Математическая модель оптимизации водной транспортной системы Украины

3.1 Модель нахождения кратчайшего маршрута

Прежде чем представлять алгоритмы, необходимо ввести некоторые обозначения. Перенумеруем вершины исходного графа целыми числами от 1 до N. Обозначим через di,jmдлину кратчайшего пути из вершинм i в вершину j, который в качестве промежуточных может содержать только первые m вершин графа. (Напомним, что промежуточной вершиной пути является любая принадлежащая ему вершина, не совпадающая с его начальной или конечной вершинами.) Если между вершинами i и j не существует ни одного пути указанного типа, то условно будем считать, что di,jm=?. Из данного определения величин di,jm следует, что величина di,j0, представляет длину кратчайшего пути из вершины i в вершину j, не имеющего промежуточных вершин, т.е. длину кратчайшей дуги, соединяющей i с j (если такие дуги присутствуют в графе). для любой вершины i положим di,im= 0. Отметим далее, что величина di,jm представляет длину кратчайшего пути между вершинами i и j.

Обозначим через Dматрицу размера NxN, элемент (i, j) которой совпадает с di,jm. Если в исходном графе нам известна длина каждой дуги, то мы можем сформировать матрицу D0. Наша цель состоит в определении матрицы DN, представляющей кратчайшие пути между всеми вершинами рассматриваемого графа.

В алгоритме Флойда в качестве исходной выступает матрица D0. Вначале из этой матрицы вычисляется матрица D1. Затем по матрице D1 вычисляется матрицав D2 и т.д. Процесс повторяется до тех пор, пока по матрице DN-1 не будет вычислена матрица DN.

Рассмотрим основную идею, лежащую в основе алгоритма Флойда. Суть алгоритма Флойда заключается в проверке того, не окажется ли путь из вершины i в вершину j короче, если он будет проходить через некоторую промежуточную вершину m. Предположим, что нам известны [6]:

1. кратчайший путь из вершины i в вершину m, в котором в качестве промежуточных допускается использование только первых (m - 1) вершин;

2. кратчайший путь из вершины m в вершину j, в котором в качестве промежуточных допускается использование только первых (m - 1) вершин;

3. кратчайший путь из вершины i в вершину j, в котором в качестве промежуточных допускается использование только первых (m - 1) вершин.

Поскольку по предположению исходный граф не может содержать контуров отрицательной длины, один из двух путей - путь, совпадающий с представленным в пункте 3, или путь, являющийся объединением путей из пунктов 1 и 2 - должен быть кратчайшим путем из вершины i в вершину j, в котором в качестве промежуточных допускается использование только первых m вершин. Таким образом,

di,jm=min{di,mm-1+ dm,jm-1; di,jm-1} (3.1)

Из соотношения видно, что для вычисления элементов матрицы Dm необходимо располагать лишь элементами матрицы Dm-1. Более того, соответствующие вычисления могут быть проведены без обращения к исходному графу. Теперь мм в состоянии датьформальное описание алгоритма Флойда для нахождения на графе кратчайших путей между всеми парами вершин.

Алгоритм [6]:

1. Перенумеровать вершины графа от 1 до N целыми числами, определить матрицу D0, каждый элемент di,j которой есть длина кратчайшей дуги между вершинами i и j. Если такой дуги нет, положить значение элемента равным ?. Кроме того, положить значения диагонального элемента di,iравным 0.

2. Для целого m, последовательно принимающего значения 1…N определить по элементам матрицы Dm-1 элементы Dm

3. Алгоритм заканчивается получением матрицы всех кратчайших путей DN, N - число вершин графа.

Пример нахождения кратчайшего маршрута

Имеется водная транспортная сеть (рис. 3.1), состоящая из узлов (вершин) и транспортных путей (дуг) между ними. По дуге можно перемещаться в обе стороны. Известны длины дуг. Длина дуги может измеряться ее протяженностью или издержками на перемещение по ней. Издержками могут быть транспортные тарифы, расход времени или горючего, или что-нибудь еще. Необходимо найти кратчайшее расстояние между всеми пунктами.

Таблица 3.1 - Исходная матрица расстояний

i\j

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

1

0

450

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

2

450

0

82

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

3

?

82

0

280

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

4

?

?

280

0

75

165

380

95

283

510

615

780

835

?

415

230

175

5

?

?

?

75

0

135

400

100

315

520

625

790

845

?

400

215

160

6

?

?

?

165

135

0

350

35

290

490

595

760

815

?

250

80

30

7

?

?

?

380

400

350

0

320

95

200

305

470

525

?

380

315

305

8

?

?

?

95

100

35

320

0

250

450

555

720

775

?

280

100

60

9

?

?

?

283

315

290

95

250

0

200

305

470

520

?

340

200

260

10

?

?

?

510

520

490

200

450

200

0

105

270

320

?

520

540

515

11

?

?

?

615

625

595

305

555

305

105

0

170

220

?

625

665

635

12

?

?

?

780

790

760

470

720

470

270

170

0

76

?

790

830

800

13

?

?

?

835

845

815

525

775

520

320

220

76

0

?

830

870

840

14

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

0

65

?

?

15

?

?

?

415

400

250

380

280

340

520

625

790

830

65

0

170

200

16

?

?

?

230

215

80

315

100

200

540

665

830

870

?

170

0

45

17

?

?

?

175

160

30

305

60

260

515

635

800

840

?

200

45

0

3.2 Математическая модель выбора перевозчика

Выбор потенциального перевозчика предлагается осуществить методом качественной оценки.

При выборе перевозчика можно использовать множество критериев, каждый из которых характеризуется определенным удельным весом. И естественно, чем больше критериев будет учтено, тем точнее окажется этот выбор. Однако излишне большое число критериев может привести к потере времени, т. к. многие из них минимально играют на результат отбора. Для оценки необходимо выявить критерии, оказывающие существенное влияние на принятие решения потребителем.

При выборе транспортного посредника основными можно считать следующие критерии [1,2]:

Стоимость услуг. Этот показатель является одним из наиболее весомых для большинства потребителей. В условиях жесткой конкуренции, каждая фирма стремиться минимизировать свои издержки, чтобы товар, который она предлагает потребителю, мог конкурировать с аналогичными товарами. В связи с этим компания заинтересована в выборе того перевозчика, который

Предоставит услуги за минимальную цену с определенным уровнем качества.

Время перемещения грузов. Данный критерий, наряду со стоимостью услуги, почти всегда учитывается потребителем при выборе перевозчика. Это связано с тем, что в большинстве контрактов оговариваются сроки доставки товара, которые необходимо четко выполнить. Кроме того, многие грузы имеют лимитированный срок хранения или в процессе перевозки подвергаются эффекту «убыли ценности или свойств». Поэтому продавец стремиться точно соблюсти сроки доставки с целью избегания убытков и возможных конфликтов с покупателем.

Качество предоставляемых услуг. Качество необходимо учитывать при решении любых вопросов, связанных с вопросом выбора той или иной услуги. Погоня за низкими ценами очень часто может обернуться значительными потерями и убытками. При выборе компании-перевозчика качество услуг не может быть не учтено, т. к. именно в процессе транспортировки необходимо повышенное внимание к обеспечению сохранности груза, его транспортных свойств, целостности упаковки. Показателем качества услуг выступает процент случаев «несохранной» доставки грузов.

Надежность времени прибытия. Этот показатель характеризует компанию с точки зрения выполнения сроков доставки. Минимальные сроки, определяемые по времени перевозки, еще не являются гарантией того, что они будут выполнены. Следует обращать необходимое внимание на надежность времени прибытия. Характеризующим показателем в этом случае может выступать процент случаев несвоевременной доставки.

Опыт работы компании перевозчика. Этот показатель не является однозначным, т. к. наличие опыта не всегда свидетельствует о лучшей работе компании, и молодые перспективные компании могут работать гораздо эффективнее тех, которые уже много лет присутствуют на рынке грузовых перевозок. Однако, исходя из опыта, компании с большим стажем работ лучше знают рынок и могут предложить клиенту наилучший вариант оказания услуг.

Формирование критериев может продолжаться и дальше, но, как уже упоминалось выше, необходимо учитывать наиболее значимые. В каждом конкретном случаи, набор критериев будет иметь свои особенности, в зависимости от требований компании-заказчика.

Для выбора перевозчика введен обобщенный показатель качества () для всех рассматриваемых вариантов:

= (3.2)

где j=1, m - рассматриваемый вариант перевозчика;

- коэффициент весомости.

Для каждого критерия необходимо определить коэффициент весомости , т.е. определиться со значимостью критериев для компании, при соблюдении условия, что сумма всех коэффициентов весомости равна единице.

; - номер критериев оценки.

Критерии оценки разделяются на минимизируемые и максимизируемые и формируют гипотетический (эталонный) вариант. Из всех представленных значений рассматриваемого критерия определяется самый идеальный вариант, именно он является эталонным.

Рассчитывают для каждого j-го варианта относительные значения i-х показателей:

- для минимизируемых показателей (3.3)

- для максимизируемых показателей (3.4)

Результаты расчетов показателей качества компаний

Компания - перевозчик

Показатели качества

1

j

n

Из всех представленных компаний-перевозчиков выбирают ту компанию, у которой обобщенный показатель качества имеет наибольшее значение. Именно она и будет обеспечивать наилучшее выполнение предъявленных к перевозчику требований.

Пример выбора перевозчика

Необходимо осуществить доставку 100 контейнеров типа «20' Dry Van» из одесского порта в севастопольский порт. Самым весомым критерием выбора является «Опыт работы компании перевозчика».

Критерии оценки

Абсолютные значения по компаниям

Относительные значения по компаниям

к1

к2

к3

к4

г.

к1

к2

к3

к4

1

0.5

20

17

20

19

20

1

0.5

0.85

0.425

1

0.5

0.95

0.475

2

0.2

9

7

8

8

9

1

0.2

0.77

0.14

0.9

0.18

0.9

0.18

3

0.1

4

3

2

4

2

0.5

0.05

0.6

0.06

1

0.1

0.5

0.05

4

0.2

4

4

4

4

4

1

0.2

1

0.2

1

0.2

1

0.2

0.95

0.82

0.98

0.905

Условные обозначения критериев:

1 - Опыт работы компании перевозчика

2 - Финансовая стабильность перевозчика

3 - Стоимость услуг

4 - Время доставки груза

Условные обозначения компаний:

к1 - Укрречфлот

к2 - Укрферри

к3 - Украинское Дунайское параходство

к4 - Торговый флот Донбасса

Результаты расчетов показателей качества компаний

Компания - перевозчик

Показатели качества

к1

0.95

к3

0.82

к2

0.98

К4

0.905

3.3 Модель выбора лучшего транспортного средства

Пусть у нас имеется множество возможных вариантов выбора и значения частных критериев каждого из варианта .

Введем меру относительного изменения (снижения - знак «минус» или повышения - знак «плюс») качества решения по каждому из этих критериев

(3.5)

где - абсолютные изменения частных критериев оптимальности , при переходе от варианта к варианту .

Вычислим максимальное снижение качества решения при переходе от варианта к варианту :

(3.6)

Аналогично вычислим максимальное повышение качества

(3.7)

Вариант лучше варианта , если

(3.8)

И наоборот, вариант лучше варианта , если

(3.9)

Пример выбора судна

Т.к. в предыдущем подразделе была выбрана компания перевозчик «Украинское Дунайское параходство», то будем выбирать судно этой компании.

Критерии выбора:

1. Грузоподъёмность

2. Скорость

3. Год постройки

Судна компании [18]:

1. Теплоход «Вега-2» (4407 т., 21.06 км/ч, 1975 г.)

2. Теплоход «Рышканы» (4935 т., 20 км/ч, 1978 г.)

3. Теплоход «Василий Шукшин» (5612 т., 22.5 км/ч, 1978 г.)

4. Теплоход «Измаил» (3580 т., 21 км/ч., 1992 г.)

X = {}

Сравниваем 1 и 2 судно.

Т.к. , то лучший вариант - судно 1.

Сравниваем судно 1 и 3.

Т.к. , то лучший вариант - судно 3.

Сравниваем судно 3 и 4.

Т.к. , то лучший вариант - судно 3.

Перечень ссылок

1. В.В. Смиричинський, А.В. Смиричинський. Основи логістичного менеджменту [Текст] - Тернопіль: «Економічна думка», 2000. - 240 с.

2. Крикавський Є. Логістичне управління [Текст]. 2005. - 684 с.

3. В.С. Лубенцова. Математические модели и методы в логистике [Текст] / Учеб. пособие - Самара: Самар.гос. техн. ун-т, 2008 - 157 с.

4. Презентации к лекциям по дисциплине «Организация перевозок» [Текст] - 217 с.

5. «Корпоративные системы» [Электронный ресурс] - Режим доступа: www.sike.ru

6. «Задачи оптимизации» [Электронный ресурс] - Режим доступа: www.uchimatchast.ru

7. Винников В.В., Быкова Е.Д., Винников С.В. Логистика на водном транспорте [Текст]: Учеб.пособие - Одесса: Феникс, 2004. - 222 с.

8. «Mainstream logistics» [Электронный ресурс] - Режим доступа»: www.mainlogist.com

9. Д. Уотерс «Логистика. Управление цепью доставок» [Текст] - Москва: Юнити, 2003 - 504 с.

10. Е. Селифонов, А. Тихомиров «Path Tracing» [Текст] - СПбГУ: ИТМО, 2007 - 115 с.

11. Карпенко А.П. «Методы оптимизации (базовый курс)» [Электронный ресурс] - Режим доступа: www.bigor.bmstu.ru/? cnt/? doc=MO/base.cou

12. «ТБН» [Электронный ресурс] - Режим доступа: www.tbn.do.am

13. Г. Малиндретос, И. Христодоуло-Варотси, М.Я. Постан, И.М. Москвиченко, А.О. Балобанов Транспортная логистика и интермодальные перевозки [Текст]: Учеб.пособие - Одесса: Атсропринт, 2004. - 67 с.

14. Гаджинский А.М. Практикум по логистике. [Текст]/ А.М. Гаджинский - М.: ИВЦ «Маркетинг», 1999. - 128с

15. Гаджинский А.М. Логистика [Текст]/ А.М. Гаджинский.-М.: Информационно-внедренческий центр «Маркетинг», 1998. - 228 с.

16. Миротин Л.Б. Основы логистики [Текст]: Учеб. пособие./ Л.Б. Миротин - М.: ИНФРА-М, 2000. - 200 с.

17. «Водный транспорт» [Электронный ресурс] - Режим доступа: www.fleetphoto.ru

18. «Украинское Дунайское пароходство» [Электронный ресурс] - Режим доступа: www.oaoudp.com.ua

водный транспорт путь модель

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Переход к инновационной модели развития транспортной инфраструктуры. Основные пункты транспортной стратегии Правительства до 2030 года. Анализ и поиск наиболее оптимального решения транспортной проблемы. Рост транспортного сектора в российской экономике.

    статья [17,5 K], добавлен 18.08.2017

  • Анализ современного состояния транспортной модели г. Брянска, основные мероприятия по ее совершенствованию. Общие принципы построения транспортной модели и системы путей и дорог. Построение системы поддержки принятия решений в транспортном моделировании.

    курсовая работа [6,5 M], добавлен 17.11.2014

  • Основные показатели, характеризующие работу транспорта. Характеристика различных его видов: роль, техника и технологии, организация перевозок, системы энергоснабжения и управления, инженерные сооружения. Перспективы развития транспортной системы Украины.

    учебное пособие [168,9 K], добавлен 22.10.2013

  • Общая характеристика единой транспортной системы. Специальные виды транспорта. Повышение эффективности работы промышленного транспорта. Типы производств и особенности их транспортного обслуживания. Погрузочно-разгрузочные машины, механизмы и устройства.

    конспект произведения [2,7 M], добавлен 29.11.2010

  • Понятие и значение транспортной инфраструктуры. Исторические аспекты развития транспортной системы России. Основные проблемы развития транспортной системы в РФ. Направления развития транспортной инфраструктуры. Доходы от экспорта транспортных услуг.

    курсовая работа [37,7 K], добавлен 09.01.2012

  • Основы транспортной безопасности страны. Регулирование стоимостной конкурентоспособности судов. Обеспечение эффективности транспортного обслуживания производственных и торговых отношений в мировой экономике. Принципы формирования мировых грузопотоков.

    реферат [181,9 K], добавлен 14.10.2010

  • Основные виды пассажирского транспорта и пассажирские сообщения. Учет факторов при выборе видов транспорта подвижного состава. Логистические системы пассажирских перевозок. Анализ транспортной обеспеченности, пригородного маршрута Тюмень-Богандинский.

    курсовая работа [314,7 K], добавлен 16.02.2015

  • Сущность и задачи транспортной логистики. Определение вида и типа транспортного средства, транспортного тарифа и оптимального маршрута. Краткая характеристика сети магазинов японской кухни "Сайори" и описание проблем, связанных с транспортной логистикой.

    курсовая работа [350,1 K], добавлен 25.06.2014

  • Моделирование транспортной сети. Обобщенный алгоритм исследования и оптимизации. Управление и контроль потоками воздушных судов (воздушного движения). Факторы, влияющие на загруженность диспетчера. Совершенствование наземной инфраструктуры аэропорта.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 02.11.2015

  • Характеристика транспорта в национальной экономике современной Украины. Основные понятия транспортной инфраструктуры страны. Идеи комплексного развития, использования отечественного и зарубежного транспорта. Осуществление межгосударственного транзита.

    реферат [27,0 K], добавлен 25.02.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.