ОРГАНИЗАЦИЯ СБОРНО-РАЗВОЗОЧНЫХ МАРШРУТОВ НА ОСНОВЕ ЭВРИСТИЧЕСКИХ МЕТОДИК В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННОГО МЕГАПОЛИСА

ORGANIZATION OF DOMESTIC TRANSPORTATION ROUTES BASED ON HEURISTIC METHODS UNDER CONDITIONS OF MODERN MEGAPOLIS

Введение

Важным аспектом при осуществлении грузовых автомобильных перевозок является правильная организация движения подвижного состава, поскольку именно от оптимальности составленного маршрута движения будет зависеть процент холостого пробега.

Маршруты перевозки грузов подразделяются на маятниковые, кольцевые и сборно – развозочные.

Кольцевые и маятниковые маршруты являются основой международных и внутрироссийских перевозок, так как характеризуются длинными гружеными пробегами, высоким тоннажем перевозимых грузов и небольшим числом грузоотправителей и грузополучателей. 

При организации доставки по сборно – развозочным маршрутам за один оборот осуществляется только одна загрузка транспортного средства и дальнейшая разгрузка в нескольких пунктах при развозке груза. При этим число грузополучателей за один оборотный рейс может составлять несколько десятков. Обратная ситуация происходит на сборных маршрутах.

Основываясь на исследования Росстата, каждый год рост малого и среднего предпринимательства в России составляет 2-2,5%. Уже к 2024 году процент предприятий, осуществляющих торговлю различными товарами, будет составлять 32,5%. Это подразумевает и рост количества мелкопартионных перевозок в среднем на 4-5% ежегодно.

Оптимальная организация логистических процессов подразумевает под собой не только развитую сеть поставщиков, наличие исправного и подготовленного парка автотранспортных средств и квалицированных водителей, но и использование методов анализа и составления рациональных сборно-развозочных маршрутов. Именно данных аспект влияет на экономические показатели всей логистической составляющей предприятий, поскольку благодаря правильно составленным маршрутам сокращается количество потребляемого топлива, увеличивается оборачиваемость транспортных средств и снижается нагрузка на окружающую среду.

На сегодняшний день существует большое количество всевозможного программного обеспечения, позволяющего составлять и осуществлять максимально рациональные сборно-развозочные маршруты. Однако в их основе находятся эвристические методики, разработанные российскими и зарубежными учеными.

 

Эвристические методики составления сборно-развозочных маршрутов

При организации сборно – развозочных маршрутов и решении задач оптимизации применяют математические модели, которые направлены на получение наилучшего результата по одному или нескольким показателям.

В современных реалиях показателями оптимальности принято считать такие критерии, как общий и холостой пробег, коэффициент использования грузоподъемности и пробега, производительность подвижного состава.

Одним из основополагающих методов решения задач развозки продукции является метод «функций выгоды» (метод «Кларка – Райта»).

При решении задачи маршрутизации составление маршрутов осложняется наличием большого количества грузополучателей, а также технологическими и организационными ограничениями перевозки.

Постановка задачи заключается в необходимости организовать перевозку продукции с соблюдением минимальных издержек, при этом удовлетворив потребности каждого грузополучателя. Основными ограничениями являются следующие параметры:

·          Время работы в наряде;

·          Время приемки груза у каждого конкретного получателя груза;

·          Техническая скорость подвижного состава;

·          Грузоподъемность транспортного средства;

·          Время выполнения погрузо – разгрузочных операций;

·          Приоритетность обслуживания грузополучателей.

Основной смысл метода заключается в том, чтобы получить максимальный выигрыш за счет последовательного объединения маятниковых маршрутов, выходящих от одного грузоотправителя, в кольцевые маршруты. Оптимизация маршрутов заключается в сокращении пробега подвижного состава при замене двух маятниковых маршрутов кольцевым.

На первой этапе формируется матрица кратчайших расстояний на основе транспортной модели города Москвы. Каждый адрес грузополучателя кодируется в соответствии с моделью сети. 

На следующем этапе алгоритм программы позволяет определить кратчайшее расстояние между заданными пунктами на основе закодированных вершин. Выходной информацией является матрица кратчайших расстояний (МКР).

Матрица кратчайших расстояний является основой для дальнейшего построения матрицы оценки. Принцип ее составления основан на формуле:

 ,

где  – кратчайшее расстояние от пункта i до грузоотправителя;

       – кратчайшее расстояние от грузоотправителя до пункта j;

       – кратчайшее расстояние между пунктами i и j.

Матрица оценок отображает максимальный выигрыш при подключении очередного звена в маршрут.

На следующем этапе необходимо выбрать максимальное значение из матрицы оценок. При обнаружении нескольких равных оценок позволительно выбрать любую из них. Оптимальностью в данном случае является выбор пары, дающей наилучшую траекторию движения. Выбранная пара вершин включается в маршрут, причем пунктом отправления принимается вершина по горизонтали, а пунктом назначения является вершина по вертикали.

После подключения очередной пары к маршруту и проверки ее совместимости по всем параметрам, осуществляется вычеркивание соответствующей строчки и столбца, а также клетки на пересечении столбца и строчки. Например, если на первом шаге включена пара i, j, то в матрице оценок вычеркивается строка i, столбец j, блокируется элемент j,i. Данное действие означает осуществление разгрузки транспортного средства в одном пункте.

Для определения времени движения и разгрузки на i,j необходимо расстояние между пунктами разделить на скорость и прибавить время разгрузки в соответствующем пункте.

Следующим шагом формирования маршрута является подключение очередной вершины либо на выходе из маршрута, либо на входе в него. Осуществляется выбор очередной максимальный выигрыш в столбце, либо в строчке матрицы оценок соответственно.  При этом после подключения каждой последующей вершины необходимо проводить проверку на соответствие установленным ограничениям по грузовместимости, времени в наряде, времени разгрузки и т.д. При нарушении какого – либо из ограничений подключаемая вершина возвращается в матрицу оценок и вместо нее проверяется следующая подходящая вершина. Выбирается вершина со следующей максимальной оценкой.

При завершении маршрута необходимо произвести дополнительное вычеркивание столбцов и строк. В противном случае невычеркнуые пары вершин попадут в другой маршрут, нарушив тем самым условие формирования. После этого переходят к формированию нового маршрута. После последнего обслуживаемого грузополучателя транспортное средство возвращается к ГОП.

Заключительным этапом формирования маршрутов является исчерпание списка доступных вершин, то есть все были обслужены все грузополучатели.

Таким образом, данный метод позволяет осуществлять заблаговременное формирование маршрутов при минимальных экономических затратах.

Методология составления сборно-развозочных маршрутов с декомпозицией по методу «сумм» позволяет осуществлять маршрутизацию для множества точек доставки с разбитием их на «кусты», т.е. на группы.

На первом этапе итоговое количество грузополучателей, планируемых для маршрутизации, разбивается на n-количество «кустов» с учетом основных ограничений: грузоподъемности транспортного средства, времени в наряде.

После этого методика подразумевает определение очередности проезда точек в каждом из кустов при помощи метода локальной оптимизации – метода «сумм».

На завершающем этапе происходит формирование сменно-суточного планирования. Данный этап носит итерационный характер, однако при наличии соответствующего программного обеспечения гарантирует быстрое формирование сменно-суточных планов перевозок.

Рассмотренные методы являются «основой» для работы всех существующих программных обеспечений для маршрутизации.

 

Использование эвристических методик в условиях современных мегаполисов

Эффективность применения эвристических методик необходимо рассматривать при реальных условиях маршрутизации. Предприятия, которые внедрили методики в работу своих логистических отделов, смогли сократить затраты  на топливо, поскольку именно эвристические методики позволяют организовывать сборно – развозочные маршруты с минимальными пробегами.

Для проведения апробации методологии организации сборно-развозочных маршрутов на основе эвристических методик в условиях современного мегаполиса было выбрано несколько предприятий, осуществляющих деятельность в рамках производства  продовольственных товаров народного потребления.

На первом этапе был проведен анализ логистического звена структуры функционирования компании. Первоначально изучались основные точки-грузополучатели, а также текущие маршруты функционирования и методика планирования помашинных отправок.

На следующем этапе были сформирована маршрутизация с использованием эвристических методик, на основании которой был получен вывод об оптимальности и рациональности предлагаемой системы диспетчеризации.

 

На практике использование эвристики действительно позволяет сокращать экономические затраты при организации сборно-развозочных маршрутов, а также значительно снижать нагрузку на окружающую среду.

 

Выводы

Транспорт является одной из важнейших отраслей Российской Федерации, имеющей большое значение в социальной и производственной инфраструктуре. Благодаря транспортной системе обеспечивается экономический рост, повышается конкурентоспособность экономики страны и улучшается качество жизни населения.

Доступ к безопасным и качественным транспортным услугам определяет эффективность работы и развития производства, бизнеса и социальной сферы. Поэтому роль транспорта в социальном и экономическом развитии государства определяется объемными, стоимостными и качественными характеристиками транспортного обслуживания, которые напрямую зависят от оптимально спланированной маршрутизации.

Эвристические методики позволяют производить планирование сборно-развозочных маршрутов с учетом установленных ограничений, при этом минимизируя показатели общего пробега и расхода топлива.

Применение эвристики в диспетчеризации маршрутов в условиях современных мегаполисов является актуальным, поскольку обладает возможностью учитывать множество временных и технологических ограничений.

 

Список литературы

1.                 Просов, С.Н. Эвристические модели маршрутизации перевозок грузов мелкопартионными отправками: Лабораторный практикум по курсу «Моделирование транспортный систем» / Просов С.Н. – М.: МАДИ, 2008. – 31 с.

2.                 Просов, С.Н. Модель кольцевой маршрутизации перевозок грузов помашинными отправками: Лабораторный практикум и методические указания для практических занятий по курсу «Моделирование транспортный систем» / Просов С.Н. – М.: МАДИ, 2016. – 48 с.

3.                 Просов, С.Н. Проектирование автотранспортных систем доставки: Учебное пособие/ Просов С.Н. – М.: МАДИ, 2017. – 100 с.

4.                 Власов, В.М. Информационные технологии на автомобильном транспорте: учебник для студ. учреждений высш. образования / В.М. Власов, Д.Б. Ефименко, В.Н. Богумил. – М.: Академия, 2014. – 256 с.

5.                 Просов, С.Н. Планирование перевозок грузов помашинными отправками по маятниковым маршрутам: лабораторный практикум по курсу «Моделирование транспортных систем» / С.Н. Просов. – М.:МАДИ, 2010. – 35 c.

6.                 Просов, С.Н. Проектирование доставки мелкопартионных грузов с множеством конечных пунктов маршрутной сети / С.Н. Просов // Организация перевозок пассажиров и грузов на современном этапе: сб. науч. тр. / МАДИ. – МАДИ. – М.,2010. – С. 43-49

7.                 Александров, С.Б., Миротин, П.Б. Алгоритм успеха. О методике, позволяющей эффективно регулировать грузопотоки / С.Б. Александров, П.Б. Миротин. – РИСК, М. – 1995. –  С. 33-35

8.                 Александров, С.Б. Формирование партионности грузов и парка

автотранспортных средств в транспортно-технологических комплексах / С.Б. Александров. – М.:МАДИ, 1995. – 34 с.