Формализованный алгоритм выбора подвижного состава для выполнения заказов на перевозку рефрижераторных грузов

Введение . В современных условиях функционирования транспортной отрасли особую актуальность приобретает задача обоснованного выбора подвижного состава, используемого для выполнения грузоперевозок. Оптимизация парка подвижного состава посредством осуществления рационального выбора не только способствует повышению технологической надёжности перевозки, но и позволяет существенно снизить совокупные логистические издержки. Наиболее остро эта проблема проявляется в сегменте, требующем особого подхода к организации перевозок, — речь идёт о транспортировке рефрижераторных

Активное внедрение цифровых технологий в логистику предопределяет необходимость грузов, где применение специализированного подвижного состава и соблюдение строго регламентированных условий является обязательным.

Интенсификация научного интереса к данной проблеме обусловлена совокупностью объективных факторов. Стабильный рост объёмов перевозок скоропортящихся грузов усиливает потребность в надёжной системе транспортного обеспечения, способной гарантировать сохранность продукции на всех этапах логистической цепи. Наряду с этим, ужесточение требований к условиям перевозки, закреплённых в действующих нормативно-правовых актах, требует применения транспортных средств, соответствующих установленным стандартам.

EDN OASCEO разработки алгоритмических подходов к выбору подвижного состава, ориентированных на интеграцию в автоматизированные системы управления перевозками.

Целью исследования является разработка формализованного алгоритма обоснованного выбора подвижного состава, адаптированного к условиям транспортировки рефрижераторных грузов. Разработанный алгоритм ориентирован на применение в сегменте большетоннажного автотранспорта в составе седельного тягача и полуприцепа-рефрижератора, используемого преимущественно на междугородних направлениях, где затраты на эксплуатацию подвижного состава являются наибольшими, а обоснованность выбора транспортной единицы приобретает особую практическую значимость.

Предмет исследования – критериальный аппарат и формализованные алгоритмы выбора подвижного состава для перевозок грузов.

Научная новизна исследования состоит в разработке формализованного алгоритма обоснованного выбора подвижного состава, адаптированного к условиям транспортировки рефрижераторных грузов. Предложенный подход основан на системном анализе научно-обоснованных наиболее значимых показателей работы специализированных автотранспортных средств и их интегрировании в вычислительную схему, учитывающую требуемое количество оборотов подвижного состава для обеспечения вывоза требуемой партии груза.

Материалы и методы. Методы: анализ, дедукция, контент-анализ, системный комплексный подход, статистические методы обработки данных, метод экспертных оценок, методы решения многокритериальных задач.

Материалами исследования являются научные статьи, диссертации и учебная литература, в которых освещена проблематика выбора подвижного состава, критерии выбора автотранспортных средств (в том числе специализированных транспортных средств), методологический аппарат планирования перевозок грузов. Дополнительно в качестве эмпирической базы использовались результаты экспертного опроса, на основе которого проведено априорное ранжирование ключевых показателей работы автотранспортных средств, что позволило определить их значимость при формализации алгоритма выбора подвижного состава.

Анализ существующих подходов . Проблематика обоснованного выбора подвижного состава на протяжении нескольких десятилетий остаётся предметом активных научных исследований. Существенный вклад в её развитие внесли такие учёные, как Д.П. Великанов, А.Э. Горев,

Проведенный систематический анализ научных публикаций и практических разработок российских и зарубежных исследователей в области методик выбора подвижного состава позволил выявить ряд существенных проблемных аспектов. Несмотря на то, что большинство исследователей отмечают, что при выборе грузового автотранспорта следует учитывать совокупность технико-эксплуатационных характеристик и экономических показателей, отражающих эффективность функционирования подвижного состава, подходы к определению приоритетных показателей варьируются [5,6,7]. Каждый автор формирует собственный перечень наиболее значимых критериев. Одни исследователи ограничиваются минимальным числом показателей, зачастую не охватывающих все значимые аспекты функционирования транспортного средства, что снижает полноту оценки [8,9]. Другие, напротив, включают чрезмерно детализированные системы критериев, насчитывающие десятки показателей, что затрудняет практическое применение и приводит к перегрузке модели [10,11]. Особенно некорректным является одновременное включение в оценку интегральных показателей и их компонентных элементов, что приводит к дублированию информации, нарушению иерархии критериев и, как следствие, методологически неверной интерпретации эффективности подвижного состава.

Несмотря на наличие показателей, которые систематически выделяются различными авторами — к ним, как правило, относят грузоподъёмность, надёжность, проходимость, экономичность, техническую простоту обслуживания, скоростные характеристики и удобство эксплуатации, — в большинстве проанализированных исследований выбор подвижного состава осуществляется преимущественно на основе статических критериев. Основное внимание сосредоточено на неизменяемых технических и экономических характеристиках, в то время как динамические параметры, отражающие изменение свойств транспортных средств в процессе эксплуатации, либо полностью исключаются, либо затрагиваются поверхностно. Так, в частности, Н.С. Захаровым при выборе седельного тягача отмечаются показатели: нагрузка на седельно-сцепное устройство, масса тягача, мощность двигателя, гарантия, стоимость единицы техники, себестоимость ремонтных работ, а также ресурс до капитального ремонта [12]. Подобная ограниченность подхода снижает точность оценки и обоснованность принимаемых решений, особенно в тех случаях, когда требуется учёт режимной специфики и цикличности работы подвижного состава, как, например, при организации рефрижераторных перевозок.

Среди ключевых авторов, разработавших методические основы по теме выбора подвижного состава, можно выделить Д.П. Великанова, А.А. Чеботаева и Х.А. Фасхиева. Ими предлагаются различные классификации факторов, влияющих на эффективность применения транспортных средств, а также подходы к построению алгоритмов выбора [13,14].

В таблице 1 приведена сравнительная характеристика ключевых методических подходов, применяемых при выборе подвижного состава.

Таблица 1 – Сравнительная характеристика ключевых методических подходов выбора подвижного состава

Критерий анализа	Метод Д.П. Великанова (Техникоэксплуатационный подход)	Модель А.А. Чеботаева (Трехуровневая система факторов)	Система Х.А. Фасхиева (Многокритериальный анализ)
Количество учитываемых показателей	9	11	80+
Математический аппарат	Линейные зависимости	Теория множеств	Иерархический анализ + интегральные коэффициенты
Интеграция количества оборотов	Нет (учитывается косвенно через «производительность»)	Нет (отнесено к «эффективности» без формульной связи)	Частично (через удельные затраты)
Экономические показатели	Себестоимость перевозки	Капитальные вложения	NPV, ROI, TCO
Гибкость адаптации	Низкая (жесткие критерии)	Средняя (зависит от экспертных оценок)	Высокая (но требует обработки большого количества данных)
Практическая сложность	Проста в применении	Требует экспертизы	Трудоемкий сбор данных
Учет специфики рефрижераторов	Только базовые требования	Общие принципы	Частичный

Результаты анализа существующих научных исследований свидетельствуют о методологическом пробеле в существующих подходах: показатель количества оборотов подвижного состава, обладающий высокой значимостью, не интегрирован в структуру алгоритмов выбора транспортных средств. В большинстве случаев его роль сводится к формальному расчету, без включения в систему критериев, непосредственно влияющих на процесс принятия решений. При этом стоит обратить внимание, сравнение различных моделей транспортных средств на основе показателей грузоподъёмности или вместимости без сопоставления с числом необходимых рейсов приводит к искажённой оценке их эффективности. Следует подчеркнуть, что увеличение грузовместимости не гарантирует уменьшения количества оборотов даже на одну единицу, что, в свою очередь, снижает достоверность и обоснованность выбора.

Вместе с тем, несмотря на теоретическую значимость и проработанность представленных методических подходов, их практическое применение в исследуемой сфере рефрижераторных перевозок ограничено. Большинство моделей не учитывают специфические параметры работы специализированного подвижного состава [15,16]. Кроме того, наблюдается отсутствие прямой зависимости между используемыми критериями и реальными условиями эксплуатации, что снижает обоснованность принимаемых решений в конкретных логистических сценариях.

Указанные недостатки обосновывают необходимость формирования нового формализованного алгоритма выбора подвижного состава, адаптированного к задачам рефрижераторной логистики. Такой алгоритм должен учитывать не только технические и экономические характеристики транспортных средств, но и параметры, отражающие условия их функционирования при перевозке рефрижераторных грузов. Важным элементом модели является интеграция вычислительной схемы, позволяющей учитывать необходимое количество оборотов подвижного состава для выполнения поставленной транспортной задачи с учётом режима доставки и требований к сохранности груза.

жие по содержанию характеристики и сформированы укрупнённые группы критериев для выбора седельного тягача:

• а)    техническая составляющая: снаряженная

  Результаты исследования.

  
  

масса седельного тягача ( с_1Л) , полная масса седель-

По результатам анализа существующихного тягача ( с 1.2 ) , мощность двигателя ( с 1.3 ) , вид научных исследований был выделен широкийтоплива ( с 1.4 ) , общая вместимость топливного бака спектр показателей, потенциально влияющих на( с 1.₅ ) , запас хода ( с 1.₆ ) , периодичность технического выбор подвижного состава для грузовых перево-обслуживания ( с 1.₇ ) , гарантийный срок эксплуата-зок. Однако их прямое использование без учётации ( с 1.₈ ) , установленный ресурс до капитального специфики перевозки представляется методоло-ремонта ( с 1.₉ ) , наличие датчиков нагрузки на ось гически необоснованным решением. С целью(_С110);

адаптации существующей системы критериев к

б) составляющая комфортности: информа-

условиям реализации рефрижераторных перево-тивность приборов ( с ₂.1 ) , плавность хода( с ₂.2 ) , зок в рамках исследования был проведён эксперт-управляемость (с_{2 3});

ный опрос с привлечением специалистов в обла-      в) экономическая составляющая (С3): стои- сти грузоперевозок данной отрасли и ученых, за-мость седельного тягача, затраты на топливо, занимающихся исследованием данной проблема-траты на смазочные и другие эксплуатационные ма-тики. Результаты опроса представлены на рисун-териалы, затраты на приобретение и ремонт шин, заках 1-5. На основании результатов опроса былатраты на техническое обслуживание, стоимость по-выполнена структуризация показателей: устра-лиса ОСАГО, сумма транспортного налога.

нены дублирующие элементы, агрегированы схо-

Рисунок 1 - Результаты экспертного опроса по наполнению технической составляющей выбора седельного тягача

Группы экспертов;

Рисунок 2 – Результаты экспертного опроса по наполнению составляющей комфортности выбора седельного тягача

Рисунок 3 – Результаты экспертного опроса по наполнению экономической составляющей выбора седельного тягача

Рисунок 4 – Результаты экспертного опроса по наполнению технической составляющей выбора полуприцепа-рефрижератора

Рисунок 5 – Результаты экспертного опроса по наполнению экономической составляющей выбора полуприцепа-рефрижератора

Для выбора полуприцепа-рефрижератора: а) техническая составляющая: количество совершаемых оборотов за расчётный период (с^) , интервал технического обслуживания холодильно-отопительной установки (далее – ХОУ) (C i.2 ) ,, гарантийный срок эксплуатации (с ^.3 ) . Необходимо отметить, показатель количества оборотов рассчитывается на основе грузовместимости подвижного состава путем деления общего количества груза на единичную партию;

• б)    экономическая составляющая (С ₂* ) : стоимость полуприцепа-рефрижератора, затраты на потребляемый хладогент, затраты на топливо, потребляемое ХОУ, затраты на ТО полуприцепа-рефрижератора, затраты на приобретение и ремонт шин.

Полученная система легла в основу процедуры интегральной оценки, где каждому частному и укрупнённому показателю был присвоен соответствующий вес с учётом его значимости. Это обеспечило возможность расчёта обобщённого критерия эффективности используемого подвижного состава и его последующего включения в математическую модель выбора. Следует отметить, что экономические показатели, применяемые при выборе седельного тягача и полуприцепа-рефрижератора, не подвергались процедуре распределения весовых коэффициентов. Это обусловлено тем, что все рассматриваемые параметры представлены в стоимостном выражении и обладают эквивалентной значимостью в рамках общей структуры затрат, что исключает необходимость их приоритизации.

Схематическое представление процедуры экспертной оценки для определения весовых коэффициентов частных показателей приведено на рисунке 6.

Рисунок 6 – Схема проведения экспертной оценки для определения веса частных показателей

Расстановка весовых коэффициентов комплексных показателей решалась непосредственно экспертами путем применения метода прямой расстановки [17].

На основании сформированной системы приоритетных показателей и установленных весовых коэффициентов был разработан формализованный алгоритм, реализующий последовательную логику принятия решения при выборе подвижного состава для осуществления рефрижераторных перевозок (см. рисунок 7). Алгоритм предусматривает поэтапное использование ключевых критериев, интегрированных в расчётную модель, что обеспечивает проведение комплексной оценки возможных альтернатив и позволяет обосновать выбор наилучшего варианта в заданных условиях эксплуатации. Структура алгоритма описана ниже.

На начальном этапе осуществляется формализация ограничительных условий, определяемых в зависимости от характеристик транспортируемого груза и специфики представленной транспортной задачи. К таким условиям, в частности, относятся требования к температурному режиму, тип используемой тары, габаритные ограничения и иные технологические характеристики. Выполнение данного этапа позволяет на предварительном уровне исключить из рассмотрения варианты подвижного состава, не удовлетворяющие базовым эксплуатационным требованиям, что обеспечивает определение области допустимых решений при последующем выборе транспортного средства.

Далее соответственно составляется модельный ряд подвижного состава, подходящего под установленные ограничительные критерии. С учётом того, что разработанный алгоритм предназначен для использования в сфере большегрузных автомобильных перевозок, реализуемых посредством сцепки седельного тягача и полуприцепа-рефрижератора, в его структуре предусматривается отдельная процедура формирования множества технически приемлемых моделей тягачей и полуприцепов-рефрижераторов.

На последующем этапе алгоритм разделяется на два направления, соответствующих отдельному вводу значений ключевых показателей: для оценки седельного тягача (с₁ . _п,с₂ . _п,С 3 ) и для анализа полуприцепа-рефрижератора ( ^с1.п , С 2 )•

Такая декомпозиция позволяет учитывать специфику каждого элемента сцепки и обеспечить обоснованность выбора на уровне отдельных компонентов используемого подвижного состава.

Значения введённых параметров подвижного состава подставляются в ранее разработанный формульный аппарат, включающий интегральное выражение, учитывающее весовые коэффициенты значимости каждого показателя. Далее осуществляется расчёт сводного критерия эффективности, после чего проводится проверка условия достижения его максимального значения по сравнению с альтернативными вариантами, входящими в допустимое множество. В случае, если рассчитанное интегральное значение показателя эффективности является максимальным среди всех допустимых альтернатив, соответствующая модель подвижного состава передаётся на следующий этап алгоритма. В противном случае осуществляется повторный ввод значений показателей для оценки иных вариантов.

При положительном результате расчёта эффективности осуществляется проверка технической совместимости выбранной модели седельного тягача и соответствующего полуприцепа-рефрижератора. В случае подтверждения совместимости данная сцепка рассматривается как условно оптимальная, и для неё производится расчёт совокупных экономических затрат на выполнение перевозки. При выявлении несоответствия осуществляется дополнительный расчёт: к ранее выбранному оптимальному элементу подбирается наиболее эффективная модель из числа совместимых — аналогично как для тягача, так и для полуприцепа. На завершающем этапе осуществляется сравнение двух возможных сцепок: (1) оптимального тягача с наиболее подходящим полуприцепом-рефрижератором и (2) оптимального полу-прицепа-рефрижератором с подобранным к нему седельным тягачом. Сравнительная оценка осуществляется на основе величины совокупных эксплуатационных затрат, состоящих из семи статей затрат: на заработную плату водителей, на топливо, на смазочные и другие эксплуатационные материалы, на приобретение и ремонт шин, на техническое обслуживание и текущий ремонт подвижного состава, на амортизацию подвижного состава, накладные расходы. Предпочтение отдаётся варианту с минимальным значением данного показателя.

Рисунок 7 – Формализованный алгоритм выбора подвижного состава для выполнения заказов на перевозку рефрижераторных грузов

Для верификации работоспособности и прикладной ценности разработанный алгоритм был апробирован на основе реальных данных, предоставленных компанией ООО «Славянка-Снаб», осуществляющей в рамках реализации своей деятельности междугородние перевозки рефрижераторных грузов (кондитерских изделий). В рамках апробации были использованы сведения о номенклатуре перевозимых товаров, характеристиках подвижного состава, маршрутах, а также экономических затратах на эксплуатацию транспортных средств. Полученные результаты подтвердили применимость алгоритма к задачам выбора подвижного состава в условиях реального логистического процесса и продемонстрировали его эффективность при оптимизации совокупных затрат на транспортировку.

Применение разработанного алгоритма в рамках расчётного примера позволило определить оптимальную конфигурацию подвижного состава, при эксплуатации которой достигается экономический эффект в размере 259 млн руб./год (см. рисунок 8).

Показатель

Обща» сумма эксит^атациоиных затрат, руб/год Затраты на приобретение и ремонт шин, руб/год Затраты на ТО полуприцепа-рефрижератора, руб/год Затраты на тотитиео,потребляемое ХОУ,руб/год Затраты на потребляемый хладогеит, руб/год

Стоимость подвижного состава, приведенная к году эксплуатации, руб/год Сумма транспортного налога, руб/год.

Величина, руб>од

Экономический эффект от предложения

Стоимость полиса ОСАГО, руб/год

Затраты на техническое обслуживание, руб/год

Затраты на приобретение и ремонт шин,руб/год

Затраты на смазочные и другие эксплуатационные материалы, руб/год

Затраты на топливо, руб/год

Стоимость подвижного состааа.п оиведеннзя к году эксплуатации, руб/год

Проектируем ый вариант (62 автопоезда)

Рисунок 8 – Сопоставление совокупных экономических затрат в базовом сценарии и при применении формализованного алгоритма выбора

Обсуждение и заключение

Практическая значимость результатов исследования состоит в следующем:

• 1.    Алгоритм позволяет выбирать подвижной состав с наиболее подходящими характеристиками и экономическими параметрами, минимизируя переменные эксплуатационные затраты.

• 2.    Вычислительная схема учитывает необходимое количество оборотов подвижного состава, что позволяет выполнить перевозку минимальным количеством рейсов, и соответственно с наименьшими затратами.

• 3.    Положительный экологический эффект обусловлен рациональным планированием перевозок с минимальным количеством рейсов подвижного состава.

• 4.    Алгоритм обеспечивает расчет требуемого количества ресурсов и загрузку подвижного состава, предотвращая нехватку или избыток транспорта.

• 5.    Алгоритм позволяет оперативно корректировать выбор транспортных средств при изменении параметров заказа.

• 6.    Формализованный подход заменяет эмпирический подбор техники, ускоряя принятие решений диспетчерами и логистами.

• 7.    Учет ключевых обоснованных параметров автотранспортных средств снижает вероятность ошибок в подборе подвижного состава, случающихся в виду недостаточной компетентности диспетчеров и логистов. Унифицированный алгоритм снижает разрозненность в работе разных диспетчеров и филиалов. Тем не менее, значимость параметров может быть пересмотрена и адаптирована к иным условиям в зависимости от специфики работы транспортной компании.

• 8.    Возможность интеграции алгоритма в TMS (Transportation Management System) и ERP-систему , снижая зависимость от человеческого фактора и автоматизируя процесс подбора подвижного состава без ручного ввода данных.

• 9.    При реализации алгоритма в программной среде вычислительная схема позволит в онлайн-режиме быстро оценивать варианты и выбирать оптимальный по совокупности учтенных критериев транспортный ресурс.

• 10.    Масштабируемость алгоритма, что позволяет его использовать как для малого автопарка, так и для крупных транспортных компаний, экспедиторов и логистических операторов.

• 11.    Гибкость алгоритма позволяет дорабатывать его под специфику разных типов грузов.

В рамках проведённого исследования сформирован формализованный алгоритм выбора подвижного состава для перевозки рефрижераторных грузов, основанный на интегральной оценке с учётом технических, экономических и эксплуатационных параметров. Включение показателя количества оборотов в систему значимых критериев позволило обеспечить точность разработанной модели. Проверка алгоритма на основе фактических данных подтвердила его прикладную эффективность в задаче минимизации совокупных издержек при организации междугородных перевозок рефрижераторных грузов. Полученные результаты представляют практическую ценность для применения в системах управления логистическими процессами.