Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Характеристика существующей системы организации переработки контейнеропотоков на сети российских железных дорог
1.1. Анализ размеров и степени концентрации контейнеропотоков по направлениям 11
1.2. Характеристика существующей технологии и технического оснащения контейнерных пунктов 18
1.3. Проблемы создания современных контейнерных терминалов 23
1.4. Анализ научных публикаций по проблемам определения оптимальных технико-технологических параметров грузовых фронтов и складов по переработке контейнеров и различных грузов 30
Глава 2. Построение обобщенной экономико математической модели параметризации контейнерных терминалов, как элемента логистической транспортной цепи .39
2.1. Характеристика логистической транспортной цепи, как структурной модели организации переработки контейнеров в условиях терминальной технологии 39
2.2. Характеристика критериев оптимальности и технико-технологических параметров 43
2.3. Принципы параметризации контейнерного терминала
2.3.1. Постановка задачи 51
2.3.2. Обобщенная экономико-математическая модель параметризации контейнерного терминала и схема принятия решений по ней
Глава 3. Моделирование работы логистической транспортной цепи с участием контейнерных терминалов 57
3.1. Синтез целевой функции, выражающей время нахождения контейнеров в логистической транспортной цепи 60
3.2. Синтез целевой функции, выражающей себестоимость доставки контейнеров в логистической транспортной цепи 71
Глава 4. Методика определения оптимальных технических и технологических параметров контейнерного терминала, как элемента логистической транспортной цепи 76
4.1. Постановка задачи 76
4.1.1. Критерии, характеризующие эксплуатационную и финансовую надежность и схема управления рисками при функционировании контейнерного терминала 76
4.1.2. Финансовое обеспечение инвестиций в основные средства контейнерного терминала 82
4.1.3. Обобщенная модель определения оптимальных технико-технологических параметров контейнерного терминала 93
4.2. Синтез развернутой экономико-математической модели контейнерного терминала 97
4.2.1. Целевые функции 97
4.2.2. Система ограничений на значения оптимизируемых (варьируемых) параметров 103
4.3. Алгоритм определения оптимальных параметров контейнерного
терминала 106
Глава 5. Пример определения оптимальных технико-технологических параметров контейнерного терминала 109
5.1. Исходные данные 109
5.2. Расчет оптимальных параметров контейнерного терминала 110
5.3. Пример расчета эффективности лизинговых операций при покупке транспортных средств по сравнению с банковским кредитованием 118
5.4. Оценка экономической эффективности применения разработанной методики определения оптимальных технико-технологических параметров контейнерного терминала 133
Заключение 137
Библиографический список используемой литературы
- Проблемы создания современных контейнерных терминалов
- Характеристика критериев оптимальности и технико-технологических параметров
- Синтез целевой функции, выражающей себестоимость доставки контейнеров в логистической транспортной цепи
- Финансовое обеспечение инвестиций в основные средства контейнерного терминала
Проблемы создания современных контейнерных терминалов
В данном разделе работы последовательно производится анализ сущест -19-вующей технологии и технического оснащения контейнерных пунктов железнодорожных станций, некоторые из которых и должны в перспективе стать базой создания высокотехнологичных контейнерных терминалов (КТ).
При этом целесообразно воспользоваться материалами, относящимися не только к железнодорожному транспорту России. В последние годы предложены интересные в практическом отношении варианты технологических решений контейнерных систем и в зарубежной практике.
Процесс контейнеризации инициировал развитие системы транспортировки грузов с использованием терминалов. Грузы между терминалами доставляются эффективными средствами магистрального транспорта (крупнотоннажными контейнеровозами, маршрутными поездами и др.), которые работают по жесткому расписанию. Применение терминальной технологии в сочетании с принципами логистики позволяет повысить эффективность выполнения перевозок, обеспечить высокое качество обслуживания и сократить сроки доставки грузов. Экономический эффект использования терминального способа достигается за счет использования в транспортном коридоре крупнотоннажных перевозочных средств, обладающих низкими удельными расходами энергетических и других материальных ресурсов. Благодаря этому, терминальный способ позволяет внедрять ресурсосберегающие технологии, которые снижают затраты на транспортировку, и удерживают стабильные цены международных перевозок
В своей работе Матюшин Л.Н. и Стрекалов Б.Н. [7] отмечают, что устойчивая работа железнодорожного транспорта в будущем будет зависеть от внедрения новых перевозочных технологий, способных привлечь дополнительные объемы перевозок, а также часть грузов с автомобильного транспорта.
Имея высокоразвитую инфраструктуру, эффективный тяговый и подвижной состав, достаточно мощную специализированную техническую и производственную базу для контейнерных перевозок, железные дороги не располагают комплексами, соединяющими все это в единую перевозочную технологию.
Перспективная технология должна соответствовать международным стандартам, главными критериями которых являются: скорость прохождения маршрута; точность выполнения графика следования и сохранность груза. К таким технологиям можно отнести и комбинированные технологии перевозки контейнеров. Существует мнение, что сама перевозка крупнотоннажных контейнеров уже и есть не что иное, как комбинированная перевозка. Однако комбинированная (смешанная) перевозка, это перевозка как минимум двумя видами транспорта. Следует отметить, что переход от чисто контейнерной на прямую железнодорожно-автомобильную перевозку грузов в контейнерах на определенных направлениях позволит при увеличении автомобильных плеч доставки грузов на грузовые станции сконцентрировать грузовую и коммерческую работу на меньшем числе терминалов, снизив, таким образом, эксплуатационные расходы на начально-конечные операции [7].
Учитывая важность транспортно-экспедиционной деятельности для стабильного функционирования контейнерной системы доставки грузов, было рассмотрено современное состояние вопроса организации выполнения транспортного экспедирования на железных дорогах России и за рубежом [8] - [13] (Приложение 1).
Во многих странах, например, в Германии, Швейцарии и других, ведется постоянный поиск наиболее эффективных технических решений для создания грузовых терминалов. В этой области эффективно работает, например, фирма Tuchsmid Engineering AG (Швейцария), которая разработала концепцию нового грузового контейнерного терминала, отвечающего ряду определенных технических требований [14].
Среди этих требований следует отметить следующие: Основным принципом построения терминалов, по мнению автора, является использование модулей, количество и производительность которых должны варьироваться в зависимости от объема грузопереработки и других факторов. Таким образом, гибкая технология и модульное построение терминала создают возможность наиболее эффективно, с высокой степенью автоматизации осуществлять перегрузочные и транспортно-складских работы.
Материально - технической базой контейнерных перевозок являются грузовые станции, открытые для операций со среднетоннажными и крупнотоннажными контейнерами, оснащенные специальными грузоподъемными кранами и погрузчиками.
Всего на сети железных дорог России имеется 768 контейнерные площадки, общей площадью 1986,2 тыс.кв.м, 162 из них работают по переработке крупнотоннажных контейнеров. Площадки оборудованы 1116 козловыми контейнерными кранами, в том числе 249 из них предназначены для переработки крупнотоннажных контейнеров. В Московском узле для операций с крупнотоннажными контейнерами открыто 153 станции, на которых имеется 87 площадки общей площадью 292,1 тыс.кв.м. Для работы с 40-футовыми контейнерами открыты только 28 станций, что явно не достаточно. Для переработки контейнеров используются 133 крана, из них для переработки крупнотоннажных контейнеров - 47, таких марок как: КК -20, КК - 20м, КК - 25, КК - 32, Такраф, КС5082Б, причем, всего 46 станций оснащены грузоподъемными кранами для переработки контейнеров массой брутто 24 тонны. То есть 70% станций не могут перерабатывать контейнеры массой брутто 24 тонны. В связи с чем, только в 1998 году на сети РЖД должны были модернизироваться около 30 электро -22-козловых кранов, в том числе на Московской дороге - 3, с повышением грузоподъемности с 20 до 24 тонн, но это не всегда возможно. В 2000 - 2001 годах 20% применяемых электрокозловых кранов для переработки крупнотоннажных контейнеров подлежат замене по сроку службы.
Ощущается также недостаток кранов для переработки 40-футовых контейнеров. В связи с большим поступлением по импорту данного типа контейнеров (их доля на отдельных станциях доходит до 51%) встала дроблема нехватки кранов требуемой грузоподъемности. Это связано, прежде всего, с тем, что в настоящее время на отечественных заводах промышленность не изготавливает высокопроизводительные электрокозловые краны грузоподъемностью 40-45 т. Кроме того, разработка новых кранов, изготовление опытных образцов, испытания и доводка их до серийного производства потребует не менее 5-7 лет. Следовательно, чтобы обеспечить в ближайшее время освоение прогнозируемых объемов работ с контейнерами этого типа, необходимо использовать на станциях импортные фронтальные дизельные погрузчики грузоподъемностью 45 т, изготавливаемые в Швеции, Германии, Англии, Японии и др. [4].
Опыт работы на станциях погрузчиков типа Valmet, Kalmar, Linde, Haister и других свидетельствует об их надежности и достаточной производительности. Эти погрузчики способны выгружать с платформ и штабелировать 40-футовые контейнеры в 4-5 ярусов. В настоящее время это пока единственный способ увеличить количество станций, открытых для операций с 40-футовыми контейнерами.
Характеристика критериев оптимальности и технико-технологических параметров
В связи с рассмотрением оптимизационной задачи представляет интерес характеристика особенностей логистической деятельности, данная Семененко А.И. в работе [46]. Автор отмечает, что «В рамках рассматриваемой универсальной концепции логистики оптимизация не предполагает обязательного достижения экстремума целевой функции, а лишь активное движение навстречу к нему. Иными словами, в логистике речь всегда идет о поиске и выборе решения, лучшего по сравнению с тем, которое уже имеется».
Кроме того, автор подчеркивает, «что в основе логистической деятельности должна быть присущая ей методология анализа и синтеза оптимизируемых потоковых процессов, а также оценки эффективности принимаемых решений. Она нацелена на лучшую адаптацию субъектов экономики к постоянно изменяющейся рыночной обстановке. Анализу и синтезу должны подвергаться в комплексе все образующие логистическую систему взаимосвязанные потоковые процессы (материальные, информационные, транспортные, складские и др.), причем в их единстве и взаимозависимости».
Ограничения в модели оптимизации можно подразделить на целевые, ресурсные и внешней среды. Целевые ограничения определяются социально-экономическими, политическими, экологическими и другими целями. Ресурсные ограничения определяют предельно допустимый расход финансовых, трудовых и материальных ресурсов на оптимизацию структуры ЛТЦ. Ограничения внешней среды касаются в рассматриваемом случае, параметров функционирования автомобильного и магистрального (железнодорожного) транспорта. Кроме того, на возможность реализации оптимальной структуры ЛТЦ прямое влия -54-ние оказывает уровень научно-технического прогресса и имеющиеся технологии.
В нашем случае системные задачи включают модели, описывающие совокупность технологических зон грузовых станций (КТ и складов), а также модели, характеризующие процесс взаимодействия смежных технологических зон. При моделировании ЛТЦ роль технологических зон выполняют отдельные КТ. Технологическими параметрами, оказывающими влияние на условия эксплуатации технологических зон и производство технологических операций, являются: время работы грузового фронта и зоны хранения; время работы автотранспорта по завозу-вывозу груза; количество подач вагонов на грузовой фронт; количество вагонов, прибывающих в поездах; количество вагонов в подаче; количество автомобилей и полуприцепов, участвующих в завозе-вывозе груза; количество груза в вагоне или автомобиле и другие.
Учитывая особую роль КТ в функционировании ЛТЦ, необходимо отметить особенности решения задачи оптимизации его функционирования как локальной подсистемы. В данном случае речь идет об определении такого уровня перерабатывающей способности КТ, который обеспечивал бы необходимое качество работы, максимизировал эксплуатационную надежность данного транспортного предприятия и использование технических средств по времени в рамках ограниченных ресурсов, выделяемых на инвестиции. При решении данной задачи приходится учитывать противоположные тенденции. С одной стороны, необходимость стабильного обслуживания контейнеропотоков (в том числе в составе контейнерных поездов) требует наличия определенных резервов перерабатывающей способности КТ. С другой стороны, наличие резервов ведет к снижению загрузки технических средств и необходимости дополнительных капиталовложений. Учитывая особенности рассматриваемой задачи (нестационарность, многопараметричность и многокритериальность), для ее решения будем применять методы теории случайных процессов и векторной оптимизации.
В этом случае наряду с традиционным критерием, выражающим приведенные затраты, в модель будут включаться и натуральные показатели. К ним в зависимости от характеристики конкретной задачи относятся: срок доставки грузов (время простоя транспортных средств), уровень эксплуатационной и финансовой надежности звеньев ЛТЦ и ЛТЦ в целом и др. Цели решения задачи параметризации КТ приведены на рис.2.1.
В качестве примера ЛТЦ может быть рассмотрен вариант перевозки грузов в транспортном коридоре № 9 Хельсинки - Санкт - Петербург - Москва -Ростов на Дону - Новороссийск - Астрахань, в состав которого входят железнодорожная, портовая, автомобильная транспортные инфраструктуры, включая контейнерные терминалы.
Под общепринятым термином «транспортные коридоры» понимаются зоны развития национальных транспортных систем и их стыковок на направлениях преимущественных грузопотоков для обеспечения надежных, эффективных и устойчивых внешних и внутренних экономических связей стран и регионов.
Иными словами, международный транспортный коридор - это совокупность коммуникаций различных видов транспорта с соответствующим обустройством, единой технологией и нормативно-правовой базой, обеспечивающие перевозки на определенных международными соглашениями направлениях [180].
Современный КТ характеризуется большим количеством параметров, технологических решений и типов ПРМ. Поэтому он является составной частью системы более высокого уровня - ЛТЦ, которая и формирует основные, в том числе и технические требования, устанавливает цели и критерии его оптимального функционирования [178] - [179]. Кроме того, на терминале осуществляется взаимодействие различных видов транспорта на основе централизованного управления перегрузочными и другими операциями, связанными со складской переработкой и сервисным обслуживанием клиентуры и подвижного состава.
Синтез целевой функции, выражающей себестоимость доставки контейнеров в логистической транспортной цепи
При моделировании функционирования ЛТЦ в качестве структурной модели последней принимаем схему, приведенную на рис. 3.1.
Учитывая один из основных принципов логистики доставка грузов «точно в срок», который является важнейшим показателем качества транспортного обслуживания, в качестве критерия оптимальности был принят временной показатель, выражающий суммарное время нахождения контейнеров во всех звеньях ЛТЦ.
Критериальная целевая функция имеет следующий вид: где і = 1, ,т - количество звеньев (элементов) ЛТЦ; U- \ - время доставки фидерными средствами (автотранспортом); tyl—\ - время нахождения контейнеров на КТ; щ \ - время доставки контейнеров железнодорожным транспортом (в том числе в контейнерных поездах).
Расчет времени нахождения контейнеров в звене ЛТЦ «Контейнерный терминал» будет рассмотрен ниже, а расчет времени нахождения контейнеров в звене ЛТЦ «Автомобильный транспорт» и «Магистральный железнодорожный транспорт» приведен в Приложении 2.
При описании составляющих величин tyh \, t2fc—V, Щ \ были ис пользованы, с учетом специфики данного исследования, расчетные формулы, приведенные в [25], [31], [131], [150], [152], [153], [183] - [185]. грузовых операций, ч; ty - среднее время на уборку контейнера с КП, ч; форм средняя продолжительность формирования состава на станции, ч; {от - средняя продолжительность обработки состава по отправлении, ч. tKn - среднее время нахождения контейнера под операциями на КП от момента подачи вагона с контейнерами до момента окончания погрузки контейнеров на КП, ч. где ікп - среднее время нахождения контейнера на КП от подачи до окончания погрузки, ч.; ігрп - среднее время нахождения контейнера у грузополучателя, ч. ta - среднее время нахождения контейнера на автомобильном транспорте, ч.; жп - среднее время нахождения контейнера на КП от начала его выгрузки с автомобиля и до окончания погрузки, ч.
Среднее время простоя контейнера в ожидании подачи на КП определяется по формуле: где тгР - время подачи (по графику) вагонов на КП, ч; п Тпр - время прибытия поезда с контейнерами, ч; Т0ф - время окончания расформирования состава, ч. Нормирование оборота QK учетного контейнера производится по трем элементам [152]: где t к - время нахождения контейнера в течение его оборота на КП погрузки и выгрузки, сут; c=(i+ 4fe-«) с3-9) где ппор - отношение количества отправленных порожних контейнеров к ко-личеству отправленных груженых; ж - время нахождения местного контейнера на КП, сут; жп - время простоя вагонов с контейнерами непосредственно под грузо 1пв выми операциями. -64-fK - время нахождения контейнера на пунктах сортировки, сут; сорт сорт Чтр -пв) \р.\\)) где tK - время нахождения транзитного контейнера на КП, сут; Ксорт - количество сортировок, приходящееся на один отправленный контейнер. - время нахождения контейнера в течение его оборота на вагонах,
Нормы нахождения местных контейнеров на КП под грузовыми и транс-портно-экспедиционными операциями рассчитываются по следующим формулам:
Для определения времени в ожидании вывоза прибывшего контейнера с КП можно использовать формулу [183]: среднесуточное число подач вагонов на КП; а -коэффициент неравномерности переработки контейнеров (Х\ - коэффициенты неравномерности прибытия и вывоза контейнеров в течение суток; (а.у=\, если контейнеры отправляются в составе контейнерного поезда по регулярному расписанию). а2 - коэффициент неравномерности ввоза и отправления контейнеров; Та - среднесуточная продолжительность работы одного автомобиля на завозе - вывозе контейнеров, ч; Ny - среднесуточное количество прибывших груженых контейнеров, о которых требуется информировать грузополучателей; Nc - среднесуточная погрузка местных груженых и порожних контейнеров; tу - среднее время для информации получателя о прибытии в его адрес грузов в контейнерах, ч; Рс,Рв- коэффициент неравномерности прибытия и вывоза в течение субботних и воскресных дней недели {Квн). fic=l-Hs -; (3.16) A=i_-fi», (3.17) выв вые где ксб кв среднее количество контейнеров, вывозимых соответственно в Н выв - пвыв субботние и воскресные дни недели; к - среднее количество контейнеров, вывозимых в рабочие дни недели. Среднее время нахождения контейнера на автомобиле (оборот автомобиля) определяется
Среднее время простоя вагонов в ожидании подачи зависит от степени загрузки маневрового локомотива, как канала обслуживания. Данная величина определяется методами теории массового обслуживания [186] - [190], [131]. Вид аналитических соотношений для расчета среднего времени ожидания определяется характером входящего потока и законом распределения времени обслуживания. При отличном от простейшего характере входящего потока требований удовлетворительные результаты в определении времени ожидания могут быть достигнуты при использовании асимптотических формул и оценок для средних характеристик систем массового обслуживания [187] - [190], [131].
В таблице 3.1 приведены некоторые формулы и асимптотические оценки для определения среднего времени ожидания для однолинейной системы массового обслуживания. В соотношениях [(3.27) - (3.29)] данной таблицы приняты следующие обозначения:
Финансовое обеспечение инвестиций в основные средства контейнерного терминала
Учитывая необходимость согласования результатов решения локальных задач, обеспечивающих взаимодействие элементов функционирования ЛТЦ, был разработан алгоритм, при помощи которого координация решений локальных задач для КТ производится на основе лимитирующих значений критериев, выражающих соответственно время и себестоимость доставки контейнеров в ЛТЦ.
Данный факт соответствует основным принципам функционирования логистических систем, а именно: доставка груза «точно в срок» и с наименьшими издержками для грузовладельца. Эффективность предложенной модели и алгоритма принятия оптимального решения по ней будет возрастать в случае создания новых организационных транспортно-логистических структур, обеспечивающих возможность управления всеми звеньями ЛТЦ.
Учитывая необходимость декомпозиции обобщенной экономико-математической модели, произведен синтез целевых функций, выполняющих координирующие роли, и выражающих соответственно время выполнения операций с контейнерами и себестоимость перевозки контейнеров во всех элементах ЛТЦ, включающих автомобильный транспорт, КТ и магистральный железнодорожный транспорт. Причем, КТ рассматривается в качестве управляемой подсистемы, а другие звенья ЛТЦ выступают в роли внешней среды.
С учетом применения логистических принципов разработана методика комплексного определения оптимальных технических и технологических параметров КТ, как элемента ЛТЦ, учтены критерии, характеризующие эксплуатационную и финансовую надежность, и предложена схема управления рисками при функционировании контейнерного терминала.
Под эксплуатационной надежностью ЛТЦ, звеном которой является -140-КТ, понимается вероятность доставки груза не позднее заданного срока, т.е. риск несвоевременной доставки груза должен быть сведен к минимуму или вообще ликвидирован. Финансовая надежность КТ - это его финансовая устойчивость, т.е. способность работать с определенным уровнем эффективности при различных отклонениях параметров от оптимальных значений. В свою очередь, финансовая устойчивость является критерием оценки риска.
В рамках диссертационного исследования рассмотрены преимущества и недостатки кредитного финансирования и лизинга и даны рекомендации по выбору типа инвестирования.
Долгосрочные кредиты коммерческих банков привлекаются в реальные и быстрореализуемые проекты с высокой нормой прибыльности (доходности) инвестиций. В отличие от бюджетных средств привлечение долгосрочных кредитов банков на капиталовложения повышает ответственность заемщиков за их рациональное использование благодаря возвратности и платности заемных средств.
Лизинг используется при недостатке собственных средств для реальных инвестиций. Лизинг является одним из перспективных методов привлечения заемных средств. Он рассматривается как одна из разновидностей долгосрочного кредитования, предоставляемого лизинговой компанией (банком) лизингополучателю в натуральной форме и погашаемого в рассрочку. Данный метод позволяет предприятию-лизингополучателю быстро приобретать необходимое ему оборудование, не отвлекая единовременно из своего оборота значительные финансовые ресурсы. Применение лизинговых операций позволит наиболее эффективно решить проблему капиталовложений в развитие КТ по сравнению с банковским кредитованием, так как приобретение необходимой, современной, как правило, дорогостоящей техники за собственные средства не под силу даже устойчиво работающим транспортным предприятиям.
Но в то же время лизинг обладает рядом недостатков: при реализации операции финансового лизинга (финансовый лизинг предполагает сдачу имущества в аренду на срок, как правило, свыше 3-х лет и предусматривает выплату в течение срока аренды твердофиксированной в договоре лизинга арендной платы) установленные договором платежи не прекращаются, независимо от того, пользуется ли произведенный товар спросом на рынке; лизинговая операция достаточна сложна в организации; лизинг может быть более дорогостоящим, чем получение заемных средств на оборудование. Это предопределяет необходимость всестороннего анализа инвестиционного проекта, реализуемого с применением лизинговых операций.
С макроэкономической точки зрения лизинг является важным рычагом реконструкции и наращивания производственного потенциала страны, ускорения научно-технического прогресса, активизации инвестиционных процессов и повышения эффективности капитальных вложений.
В экономико-математическую модель КТ введены следующие критерии оптимальности: приведенные затраты на создание и эксплуатацию КТ; эксплуатационная надежность КТ; финансовая надежность КТ и др. Обеспечение необходимого уровня эксплуатационной надежности достигается путем варьирования параметра, характеризующего технико-технологический резерв КТ. Под данным резервом подразумеваются дополнительная перерабатывающая способность грузовых фронтов, дополнительная складская емкость и др. Для принятия решения по многокритериальной модели предложен алгоритм, учитывающий наличие множества критериев оптимальности и оптимизируемых параметров.
