Разработка научно-методических подходов повышения эффективности автотранспортных перевозок зерна в регионе

Вве^ение . Одной из основных особенностей агропромышленного комплекса (^ПК) является достаточно большой ассортимент как потребляемой, так и производимой продукции, которая перевозится всеми сельскохозяйственными предприятиями, участвующим в ее производстве, независимо от их размеров и видов собственности. Как отмечает в своих трудах Зязев B.^. [1], номенклатура грузов сельскохозяйственных предприятий состоит из 75-80 наименований. Кроме того, по мнению Петухова ^.С. [2], для нормального функционирования хозяйств необходимы перевозки грузов, не связанных с технологией производства, номенклатура которых составляет такое ^е число наименований.

Рост объемов производимой сельхозпродукции, в частности зерновых культур, диктует разработку новых и более эффективных подходов для решения транспортно-логистических проблем агропромышленного комплекса, которые способны привести к кардинальным переменам и повышению качества транспортного обслу^ивания сельскохозяйственных отраслей [3].

Цель работы – разработка научно-обоснованных методов повышения эффективной организации использования автомобильного транспорта при осуществлении перевозки сыпучих сельскохозяйственных товаров навальным способом, за счет оптимизации грузопотоков с применением экономикоматематической модели на основе метода минимального элемента с учетом соотношений ме^ду суммарными объемами производства, потребления и емкостей пунктов перевалки, а так^е при наличии прямых перевозок ме^ду пунктами производства и потребления груза.

Услови^ материалы и мето^ы . Теоретической и методологической основой исследования послу^или разработки и исследования отечественных и зарубе^ных ученых экономистов, математиков и агрономов в области логистики, теории управления, математической статистики и экономико-математического моделирования анализа. B качестве инструментария для решения поставленных задач использовались методы линейного программирования, градиентные методы, а так^е современные программные средства информационных технологий.

B ходе исследования была поставлена за^ача разработки на основе методов экономико-математического моделирования алгоритма поиска путей оптимизации грузопотоков с применением экономико-математической модели на основе метода минимального элемента с учетом соотношений ме^ду суммарными объемами производства, потребления и емкостей пунктов перевалки, а так^е при наличии прямых перевозок ме^ду пунктами производства и потребления груза.

Результаты и обсу^^ение. Основным видом транспорта используемого в перевозках зерна является автомобильный транспорт (более 90%). Eго значимость обуславливается не только крупными объемами перемещаемых товаров и грузооборотом, но и непосредственным участием практически во всех циклах производственного процесса агропромышленных предприятий.

Так^е следует учитывать, что в зависимости от природно-климатических особенностей и производственной специализации структура перевозимых грузов мо^ет различаться да^е в рамках подразделений одного хозяйства. Несмотря на это, данные таблицы 1 показывают, что значительная доля грузов – 70%, перевозимых насыпом или навалом (зерновые, бобовые, кукуруза, корнеплоды и т.д.), характерна для большинства сельскохозяйственных предприятий.

Таблица 1 – Структура сельскохозяйственных грузов с различными свойствами по способу перевозки

Способ перевозки	Объем перевозок, % к итогу
Навалочный В том числе: в специализированных кузовах	70 60
Штучный (кипы, тюки, упаковки и т.д.	14
Наливной	16

Основными признаками, определяющих сло^ность перевозки зерна, являются изменчивость механических свойств под воздействием внешних факторов окру^ающей среды (вла^ность, температура воздуха, санитарноэпидемиологическое состояние объектов хранения, продол^ительность хранения и т.д.), сезонность и нерегулярность грузоперевозок, особенно, в уборочную компанию. Это создает неопределенность в структуре грузопотоков в сельскохозяйственных предприятиях, и является причиной неравномерной занятости грузового автотранспорта, а так^е вызывает значительные колебания объема транспортных работ в течение годового периода, и в свою очередь, определяет проблему эффективного и рационального использования подви^ного автотранспортного состава.

Для решения задачи повышения эффективности эксплуатации автотранспортных средств при транспортировке зерна, его сохранности и доведения до товарной классности во время уборочной кампании, считаем оптимальным использование двухэтапной модели транспортировки зерна от поля до потребителя (рис. 1). Заметим, что в качестве потребителя, в данном случае, мо^ет выступать любое зернохранилище, элеватор или завод по переработке зерна.

перемещения зерна ------*. Автотранспортные перевозки — ■ — -^. Железнодорожные перевозки —..——^. Морские перевозки

Рисунок 1 – Семантическая модель двухэтапной транспортировки зерна от поля к потребителю через временные пункты хранения.

Предлагаемая нами модель транспортировки зерна, позволяет снизить негативное антропогенное воздействие автотранспорта на плотность почвенного покрова сельскохозяйственных угодий, а так^е повысить качество и сохранность зерна.

Данная модель перевозок зерна предусматривает использование автотранспорта различной грузоподъемности, что позволяет более рационально использовать имеющийся тонна^ автотранспортных средств.

Первый этап перевозок заключается в его транспортировке автотранспортом от поля на временные пункты хранения [4].

На этом этапе, грузовые автотранспортные средства, типа М^З-6312, ЯМЗ-6581.10-04, Кам^З 45143 транспортируют зерно на временные пункты хранения, в качестве которых могут выступать открытые или закрытые площадки, производственные склады, механизированные тока и т.д. (рис. 2).

Рисунок 2 – Семантическая модель первого этапа транспортировки зерна от поля на временные пункты хранения.

Одна из схем доставки зерна по схеме комбайн – ток, осуществляется главным образом автотранспортом. Eго специально готовят для этих случаев. Это могут быть самосвалы или прицепы с боковой выгрузкой, которые могут быть оснащены надставными бортами и защищены от ветра и влаги тентами, что увеличивает качество перевозки зерна. Основные критерии перевозчиков продукции — герметичность кузова, вместимость и удобство выгрузки.

Bывоз зерна с поля и его доставка на временный пункт хранения осуществляется путем прямого комбайнирования. Т.е., как правило, бортовой автомобиль следует за комбайном во время обмолота зерновых культур и, минуя бункер, зерно перегру^ается его в кузов автотранспортного средства. После этого, оно доставляется на проме^уточный склад. Способ выгрузки зерна на ходу, считается наиболее эффективным и повышает производительность процесса на 15-20% по сравнению с технологией выгрузки зерна из бункера комбайна в кузов автомобиля, при котором увеличивается время простоя комбайна. Способ выгрузки зерна из бункера считается эффективным при неблагоприятных погодных условиях и активно используется, если автотранспорту сло^но проехать по полю к комбайну.

Bторой этап зерноперевозок обуславливает вывоз зерна, который осуществляется автотранспортом грузоподъемностью свыше 20 т, с временного пункта хранения, на высокопроизводительные зернохранилища, линейные, промышленные, узловые портовые элеваторы (далее потребители), оборудованные современными техническими устройствами для предпрода^ной подработки зерна (рис. 3).

Тя^елые доро^ные условия не дают возмо^ность использовать зерновозы и автопоезда для непосредственной загрузки из бункеров комбайнов. Кроме того, для загрузки автопоездов требуется гораздо больше времени, что сводит к минимуму повышение производительности за счет использования прицепов.

Двухэтапной моделью предусматривается технологическая подработка зерна, которая на современном высокопроизводительном оборудовании, установленном на элеваторах и зернохранилищах.

Как правило, большинство сельхозтоваропроизводителей не имеют собственных производственных мощностей для технологической подработки зерна, или пропускная способность этих мощностей не позволяет осуществить его прием, зернопроизводителям приходится заключать договора на отгрузку зерна сразу с несколькими элеваторами для сокращения потерь зерна.

Рисунок 3 - Семантическая модель второго этапа транспортировки зерна от временных пунктов хранения к потребителям.

Этим обусловлена основная проблема - сложность организации транспортного обслу^ивания всего комплекса объектов инфраструктуры сельхозтоваропроизводителей.

Основываясь на возмо^ностях производственных мощностей, стоимости уборочных работ и транспортировки зерна, а также пропускной способности пунктов приемки и хранения встает вопрос определения оптимальных планов распределения транспортных потоков между временными пунктами приемки и хранения, где основным условием является минимизация суммы расходов на уборку и транспортировку зерна.

При этом следует учитывать, что процессы грузоперевозок зерна в Российской Федерации реализуются такими участниками как: грузоотправители и грузополучатели (клиенты) и перевозчики, т.е. владельцы инфраструктуры и собственники подви^ного автомобильного состава (операторы). Причем ка^дый из данных субъектов грузоперевозок осуществляет свою деятельность в строго определенной экономической нише. B процессе осуществления грузовых автоперевозок и клиенты, и операторы консолидируются договорными обязательствами по отношению к процессу грузоперевозок.

Учитывая эти факторы, следует сделать вывод о необходимости формирования такой системы организации процесса зерновых грузоперевозок, результатом работы которой станет возмо^ность организации транспортировки зерна по заданным требованиям клиента, с соблюдением всех норм и стандартов, а также с учетом интересов остальных сторон. Также следует учитывать, что все участники процесса автотранспортной перевозки зерна обладают различным экономическим статусом. Но, несмотря на это, они консолидировано реализуют данный процесс, и исключение одного из них приведет к невозможности оказания транспортных услуг автоперевозки зерна.

Таким образом, общий подход к результатам организации транспортировки зерна автомобильным транспортом в части распределения грузопотоков предполагает наличие бизнес-подхода, который основывается на взаимовыгодном сотрудничестве [5].

Отсюда следует, что при осуществлении транспортировки зерна необходимо не только учитывать, но и применять принципы клиентоориентированности, действующие как на основе традиционного подхода, так и мультиагентного (рис. 4).

Мультиагентный подход предполагает интересы различных участников, в том числе равноправные в соответствии с эгалитарной теорией благосостояния [5, 6].

Решение при этом реализуется в форме экономико-математической модели на основе известного метода минимального элемента, с целью разработки последовательности распределения грузопотоков с учетом соотношений ме^ду суммарными объемами производства, потребления и емкостей пунктов перевалки, а так^е при наличии прямых перевозок ме^ду пунктами производства и потребления груза [7].

Подходы к организации процессов автотранспортных грузоперевозок

■^ерация ,/У икуре^

Система интегральных .__ показателей __.

Мультиагентный подход

Система показателей отражающих р^^зыгоды конкретного агенту/

Графическая модель процесса автотранспортных грузоперевозок

Эффективность процесса автотранспортных грузоперевозок (уровеньдохода каждого отдельного участника процесса ^автотранспортных грузоперевозок)^-

Графическая модель процесса автотранспортных грузоперевозок

Эффективность процесса автотранспортных

ГруЗОПереВОЗОК (уровеньдоходадля всех участников процесса автотранспортных грузоперевозок) _^_/^,

Рисунок 4 – Bиды подходы к организации процессов автотранспортных грузоперевозок

Разработка экономико-математической модели реализуется с помощью решения многоэтапной транспортной задачи (ТЗ) в которой учитывается возмо^ность выбора ме^ду прямыми поставками и поставками через перевалочные пункты, с определением последовательности распределения грузопотоков [8].

Как было отмечено выше, многоэтапная ТЗ линейного программирования мо^ет быть реализована на основе использования стандартных алгоритмов, а дополнительные условия влияют только на последовательность решения поставленной задачи. Исходя из этого, возникает необходимость определения степени воздействия дополнительных факторов на последовательность распределения автомобильных грузопотоков [7]. Для этого построим математическую модель распределения автомобильных грузопотоков с прямыми поставками:

УУ ^с1к^х1к

С_к№ + У >  Сцхц Н. min-,

р       п

У ^х^ ¹ УУ = ^а;^; У = ^1>тУ> к=1      j=l

^^xik ^ d_k; (к = 1,р);

р

/ ^хе = ^bj- U = L⁷¹):

к=1      1=1

^x_kj< d_k; (к = 1,р);

7=1                 ___ ___ х1к — О (/ = 1,т; к = 1,р);

^xkj >0 (к = 1,р; j = 1,п);

х_кк > 0(к = 1,р); х_кк = 0(_к * к; к — 1, р\, xij >  0(/ = 1,т; j — 1,пУ,     (6)

где: (1) – Ymin – целевая функция, которая минимизирует затраты на

транспортировку груза из пунктов отправления в пункты назначения с учетом пунктов перевалки;

(2) – ограничения, которые определяют полный вывоз груза из пунктов отправления;

• (3)    – ограничения, которые определяют возмо^ность использования не полного объема хранилищ на ка^дом пункте перевалки груза;

• (4)    – ограничения, которые определяют уровень оптимального удовлетворения потребностей ка^дого пункта назначения;

• (5)    – ограничения, которые определяют возмо^ность использования не полного объема ка^дого пункта перевалки при отправлении груза.

• (6)    - ограничения на всевозмо^ные значения переменных.

Для минимизации распределения грузоперевозок по типу многоэтапной ТЗ составляется матрица, в которую вносятся значения a i (ресурсы поставщиков), b j (потребности потребителей) и d k (перерабатывающие способности пунктов перевалки).

Ка^дый этап перевозки представляет собой отдельный блок матрицы, которая состоит из 4 блоков.

Связь поставщиков с пунктами перевалки груза представлена в блоке I, с потребителями, - в блоке II. Eсли отсутствует прямая поставка груза, то ячейки в втором блоке могут быть заблокированны. Связь ме^ду пунктами перевалки груза отра^ается в блоке III. B этом блоке задейственными остаются только диагональные ячейки, в которых отобра^ается нулевая стоимость перевозки груза, а количество груза, получаемое в результате решения задачи, показывает резерв мощностей пункта перевалки.

Блок IV устанавливает связь ме^ду пунктами перевалки груза и потребителями.

B таблице 2 представлена объединенная матрица многоэтапной ТЗ с прямыми поставками.

Таблица 2 – Матрица многоэтапной транспортной задачи с прямыми поставками

Необходимым и достаточным условием разрешимости ТЗ является требование сбалансированности объемов производства к объемам потребления:

Eсли ^е сумма ресурсов превосходит (меньше) сумму потребностей, то открытая ТЗ преобразуется в закрытую, путем введения столбца фиктивного потребителя (строка фиктивного отправителя), потребности которого равны избытку ресурсов (запасы которого равны избытку потребностей).

Для определения последовательности распределения грузопотоков необходимо провести сравнительный анализ общей пропускной способности пунктов перевалки

р

• > dk

к=1

с объемами производства

i=l

и объемами потребления

7=1

Таким образом:

• 1)    Eсли общая пропускная способность пунктов перевалки не меньше общих сумм объемов производства и потребления, т.е.:

  

что говорит о том, что объемы пунктов перевалки могут быть использованы либо полностью, либо с резервом.

Eсли общая пропускная способность пунктов перевалки меньше общих сумм объемов производства и потребления, т.е.:

то, это говорит о том, что объемы пунктов перевалки недостаточны для проходящих через них всех объемов груза.

На основе вышеизло^енного, отметим основные особенности решения многоэтапной транспортной задачи с прямыми поставками, таблица 3.

Таблица 3 – Основные особенности решения в многоэтапной транспортной задачи с прямыми поставками.

Соотношение между объемами производства, потребления и объемами пропускной способности пунктов перевалки	Способ решения задачи
1) Р       m      Р        п Z ^ - Zа'и Z ^ - Z fc=l      Z=1       к=1       j=l	Распределение автомобильных грузопотоков можно начинать с любого блока, кроме блока III.
2) Р       m      Р        п Z^Z^ “Z^ ‘ к=1 1=1 к=1 ; = 1
А)если m      m n       Р 1=1     1=1 ]=1      к=1 и л      m л       Р Z^-ZZ^Z^ J=1     Z=1 j=i      к=1	Распределение автомобильных грузопотоков начинается только со II блока
Б) если m      m n       Р [=1       j=i;=1       fc=i И Л       Л1 л         Р ,=1     1=1 ,=1      1=1	Каждый блок задачи - II, 1 и IV (за исключением III блока) представляет собой отдельную транспортную задачу. Многоэтапной ТЗ не возникает.

Как видно из таблицы 3, решение транспортной задачи с прямыми поставками при условии, что общий объем пропускной способности пунктов перевалки меньше суммарных объемов производства и потребления мо^ет иметь два варианта решения:

^) решение задачи осуществляется в рамках единой модели, при условии, что после распределения в блоке II суммарные мощностные объемы пунктов перевалки больше, чем оставшиеся объемы производства и потребления, т.е.:

где суммирование x lj производится для таких l и j , для которых сlj ≠ M . B таком случае на фиктивной диагонали блока III будет отра^аться использование неполного объема пункта перевалки.

Б) решение многоэтапной транспортной задачи в случае, когда имеется равенство суммарных объемов пунктов перевалки с оставшимися объемами производства потребления:

весь объем ка^дого перевалочного пункта в любом плане перевозки одного груза будет использован полностью. B таком случае вариантов частичного (не полного) использования объемов перевалочного пункта нет. Из этого следует, что схема перевозки груза на первом этапе (из пункта отправления до перевалочного пункта) не зависит от схемы грузоперевозок на втором этапе (от перевалочного пункта до потребителя) не зависит от схемы грузоперевозок по прямому варианту.

B данном случае мы имеем дело с тремя транспортными задачами с однородным грузом, в которых оптимизацию плана необходимо проводить отдельно для прямых поставок (I и II этапы грузоперевозок). Следовательно, общий оптимум значений целевой функции Y ⁿ равен сумме частных оптимальных значений:

Yⁿ = Y„/„ + У , + У ,, где: Yn/п - целевая функция, стремящаяся к минимуму затрат на доставку грузов из пунктов отправления в пункты назначения;

YI – целевая функция, на доставку грузов из пунктов отправления в перевалочные пункты;

YII – целевая функция, стремящаяся к минимуму затрат на доставку грузов из пунктов перевалочных пунктов в пункты назначения.

Выводы . Применение научно-обоснованной экономико-математической модели распределения автомобильных грузопотоков с прямыми поставками позволяет получить экономических эффект за счет сокращение суммарного пробега подви^ного автомобильного состава при минимизации его количества и оптимизации его грузоподъемности. Тем самым уменьшая вредное экологическое воздействие автомобильного транспорта в период уборочной компании и транспортировке грузов к конечному пункту хранения. Это позволяет проводить эффективную организацию процесса перевозки зерна через временные пункты хранения. Данная схема позволяет обеспечить эффективное рациональное и экологически менее вредное использование грузового автотранспорта.