Для новых задач, возникающих в условиях рынка, объективно присущи многокритериальность, нечеткость, неопределенность исходной информации и наличие фактора риска. Можно сказать, что ситуация на транспорте складывается таким образом, что многие теоретические разработки, связанные с применением сложного математического аппарата, могут оказаться востребованными именно сегодня.
Принятие качественных управленческих решений, определяющих стратегию и тактику развития ТЛК и его подсистем (ГС и ГТ), возможно лишь при наличии гибкой оптимизационной системы, учитывающей многопараметричность, многокритериальность, неопределенность и нечеткость исходной информации, а также обеспечивающей автоматизацию процесса поиска наилучших параметров данного производственного объекта.
Необходимо учитывать нестационарность протекания производственных процессов ГС и ГТ, обусловленную факторами внешней среды, а также их вероятностную природу. Среди этих факторов можно выделить неравномерность поступления транспортных средств и грузов, изменение требований грузовладельцев по поводу состава транспортных услуг, отказы в работе погрузочно-разгрузоч-ных машин, переменный уровень эксплуатационной надежности и др.
Кроме того, ТЛК необходимо отнести к развивающейся системе, имеющей две подсистемы: эксплуатируемую и создаваемую (строящуюся, реконструируемую или модернизируемую). В данном случае имеется в виду оптимизация процесса развития, а не только деятельности эксплуатируемых ГС и ГТ и ТЛК в целом. Решение данной проблемы имеет многовариантный характер, зависящий от многих условий и ограничений. В связи с этим при проектировании, планировании и управлении деятельностью ТЛК необходимо рассматривать комплекс взаимоувязанных оптимизационных задач.
Их решение - это многоэтапный, итерационный процесс, включающий два обязательных взаимодействующих этапа: планирование и регулирование. Планирование осуществляется на уровне стратегического, а регулирование - на уровне тактического (оперативного) управления. Оптимальную стратегию развития ГС и ГТ определяют параметры, отражающие их важнейшие взаимосвязи, а также связи с остальными подсистемами (вместимость зоны хранения, число погрузочно-разгрузочных машин, подач, время работы грузового фронта в течение суток и др.).
В результате первичной оптимизации определяют идеальный режим, характеризуемый наилучшим сочетанием критериев оптимальности, который обычно не может быть реализован из-за существующих ограничений, а также изменений, произошедших в период внедрения полученных проектных технологических решений. Идеальное решение подвергают регулированию (уточнению и корректировке) на стадии управления в результате вторичной оптимизации.
Процесс вторичной оптимизации осуществляется в рамках системы поддержки решений на базе функционирования АСУ подсистемами ТЛК. В ходе регулирования определяют управляющие воздействия, которые направлены на устранение дестабилизирующих факторов, негативно влияющих на реализацию стратегии развития грузовой станции. В этом случае находятся оптимальные решения I оперативно-технических задач и задач сменно-суточного планирования (планирование маневровой работы, прогнозирование ситуации на ближайшую перспективу: смену, сутки и др.).
Следует отметить, что рассматриваемые здесь принципы моделирования могут быть использованы и для решения оптимизационных задач, которые возникают в технологических зонах ГС и ГТ и логистической транспортной цепи.
Принципы декомпозиции и согласования в обоих случаях на каждом цикле многоэтапного процесса поиска оптимального решения основаны соответственно на: 1) вертикальной лимитирующей координации (взаимодействие верхнего уровня (центра) с нижними); 2) горизонтальной, последовательной, циклической, стимулирующей , координации с пошаговой оптимизацией (взаимодействие нижних уровней).
Очевидно, что эффективность гибкой оптимизационной системы определения технико-технологических параметров возрастает при рассмотрении более крупных объектов, например логистической транспортной цепи. Параметры, характеризующие оптимальный режим функционирования ГС и ГТ, являются исходными для решения задачи оптимизации деятельности логистической транспортной цепи. В качестве единого принципа оптимальности может быть принят принцип гарантированного результата. В этом случае мы имеем дело с задачами, в ходе решения которых появляется возможность учета как критериев оптимальности, характеризующих качество работы отдельных звеньев логистической транспортной цепи, так и критерия, описывающего деятельность логистической транспортной цепи в целом.
Разработка и внедрение методов, обеспечивающих получение существенной прибыли, а также контроль за рациональным ее распределением и использованием требуют применения системного анализа и экономико-математических методов. Эффективность применения современных методов теории принятия оптимальных решений возрастает в условиях появления фактора риска, являющегося неотъемлемой частью любой предпринимательской деятельности в условиях рынка.
Кроме того, новым задачам присущи многокритериальность, нечеткость и неопределенность исходной информации, проблематичность получения своевременного и достоверного прогноза. Для их решения необходимы системы, обеспечивающие нахождение оптимальных (или близких к нему) управленческих воздействий на основе комбинированного использования современных математических и эвристических методов.
Из всего комплекса стратегических, тактических и оперативно-технологических задач и соответствующих им моделей целесообразно выделить два класса: структурные (системные) и частные (параметрические) задачи. Структурные задачи включают модели, описывающие совокупность технологических зон грузовых станций (приемо-отправочного и сортировочного парков, грузовых фронтов и складов) и ГС и ГТ как звеньев логистической транспортной цепи, а также модели, характеризующие процесс взаимодействия смежных технологических зон и звеньев. При моделировании ТЛК и логистической транспортной цепи роль технологических зон выполняют отдельные грузовые станции, терминалы и другие исполнительные подсистемы. К системной следует отнести также задачу обеспечения единства и взаимодействия стадии планирования и регулирования деятельности ТЛК. Необходимым условием решения этой задачи и задачи определения оптимальных условий взаимодействия смежных зон является создание аккумулирующих устройств-накопителей, наличие которых уменьшает влияние случайной составляющей управляющего воздействия.
Использование резервных накопителей дает возможность обеспечивать регулирующее воздействие на стадии тактического планирования. К резервным накопителям, наличие которых позволяет ослабить влияние изменений, произошедших в период внедрения результатов стратегического планирования, а также уменьшить влияние случайных колебаний размеров входящих потоков транспортных средств и грузов, могут быть отнесены дополнительные емкости путей сортировочного парка и зоны хранения, а также дополнительное количество погрузочных средств автомобильного транспорта (автомашин и полуприцепов), которое должно быть введено для освоения потоков грузов, перерабатываемых на грузовых комплексах.
Целью решения частных задач является оптимизация функционирования отдельных технологических зон ГС и ГТ или отдельных звеньев логистической транспортной цепи при моделировании работы ТЛК.
Кроме того, структурные и частные задачи можно разделить на одно- и многокритериальные. Причем структурные задачи по своей сути являются многокритериальными. Важным классифицирующим признаком служит характер используемой информации для формирования экономико-математической модели. По этому признаку все задачи могут быть разделены на детерминированные, вероятностные и рассматривающие нечетко заданные параметры и критерии оптимальности.
В свою очередь, в рамках АСПУР для возможности использования данных, полученных в системах проектирования и подготовки производства, для непосредственного управления работой подсистем ТЛК (в условиях АСУ) необходимо сформировать сквозное алгоритмическое обеспечение. Согласование решений в данном случае основано на принципе включения решения, полученного на предшествующем уровне (стратегического планирования), в допустимое множество решений на последующих уровнях (тактического и оперативного управления).
Для повышения адекватности применяемых моделей необходимо более полно учитывать технико-экономические и экономико-организационные условия работы ТЛК, а также многоцелевую сущность большинства производственных задач и неопределенность (нечеткость) исходной информации.
Анализ технологии и технического оснащения ТЛК показывает, что современные. ТЛК представляют собой сложные объекты управления, характеризующиеся большим числом технологических связей между отдельными технологическими зонами (подсистемами, множеством управляющих и возмущающих воздействий). Сложность технологии ТЛК, недетерминированный характер входящих потоков вагонов и грузов, большое количество ограничений и факторов, обусловленных технологическим регламентом и определяющих эффективность работы объекта управления, а также наличие многочисленных зависимостей между этими факторами вызывают значительные трудности при решении обшей задачи оптимизации режимов его функционирования. Кроме того, размерность и сложность существенно возрастают в случае оценки эффективности работы ТЛК в условиях множества критериев, характеризующих качество его работы. В связи с трудностями решения задачи оптимизации объектов такого рода наиболее эффективным следует считать многоуровневый системный подход, при котором решаемая задача представляется в виде иерархической системы более простых подзадач, решение которых адекватно решению общей задачи. Иерархическое представление системы (выделение уровней и соответствующих им подсистем с указанием их входов и выходов) позволяет более детально изучить связи между подсистемами. Подразделение на меж- и внутриуровневые связи является конструктивным приемом изучения сложных систем и их свойств.
Как показывает анализ, ТЛК характеризуются,большим количеством показателей, имеющих различную природу. Ограничиться одним глобальным показателем, адекватно отражающим множество целей функционирования ТЛК, часто не представляется возможным. Цели функционирования ТЛК можно описать несколькими (часто противоречивыми) критериями, причем в большинстве случаев отсутствует информация, которая позволила бы свести несколько локальных критериев в один обобщенный.
Задача оптимального проектирования и определения оптимальных условий функционирования ТЛК по существу многокритериальна: чем больше критериев вводится в рассмотрение, тем более полное представление можно получить об исследуемой системе. При выборе параметров лишь по одному критерию оптимальное решение в большинстве случаев находится на границе параметрических ограничений. Последние обычно являются ресурсными ограничениями, нарушение которых не допускается даже в незначительной степени. Если решение лежит на границе какого-то ограничения, то это означает, что данный ресурс использован полностью (к этому мы стремимся при решении однокритериальной задачи математического программирования).
В то же время необходимо помнить о том, что решается реальная задача, модель которой представлена в виде задачи математического программирования. При ее решении не исключены случайные отклонения неуправляемых параметров, которые не предусмотрены моделью. В этом случае решение, лежащее на границе ресурсов, грозит создать узкое место, если ресурса выделять чуть меньше или его потребуется чуть больше.
В нашем случае состояние системы описывают множеством управляемых и неуправляемых параметров, характеризующих техническое оснащение и технологию работы ТЛК и его подсистем, а также множеством критериев оптимальности, характеризующих качество функционирования данного транспортного объекта. Таким образом, определение оптимальных значений, например, таких параметров, как вместимость зоны хранения, число погрузочно-раз-грузочных машин и подач, время работы грузового фронта и зоны хранения в течение суток, обеспечивающих наилучшее сочетание таких, в частности, критериев, как перерабатывающая способность грузового фронта, число работников, затраты топлива или электроэнергии, стоимость производственных фондов и др., создаст условия перехода процесса моделирования на стадию стратегического планирования.
Результатом решения задачи второго уровня являются показатели, характеризующие конкурентоспособность отдельных подсистем ТЛК и комплекса в целом. Примером такого показателя может служить отношение прибыли к стоимости основных технических средств, выполняющих грузовые и коммерческие операции. При заданном- уровне прибыли или транспортного тарифа (определяемого центром) подсистемы должны определить минимально необходимое техническое оснащение, обеспечивающее выполнение заданного показателя. Таким образом, в качестве лимитирующих параметров, выступающих в роли ограничений для ГК, принимаются значения тарифов на транспортные услуги. Следует отметить, что значения таких оптимизируемых параметров, как количество погрузочно-разгрузочных машин и время их работы в течение суток, должны обеспечивать снижение эксплуатационных расходов в период спада перевозок (режим консервации техники) и повышения надежности в период увеличения объема грузовой работы (режим резерва). Выполнение данных условий является примером наличия у ТЛК и его подсистем таких важнейших свойств, как гибкость и возможность быстрой адаптации к изменяющимся условиям работы.
Применение стратегического планирования позволяет эффективно решать ряд задач. К таким задачам следует отнести: оптимизацию использования складских площадей и других производственных мощностей ГС и ГТ в условиях нестабильных объемов грузовой работы; определение рациональной организационной структуры ТЛК, i объединяющих совокупность ГС и ГТ, которые должны обеспечивать функционирование определенного транспортного коридора; определение рациональных путей создания ТЛК; определение эффективных способов использования получаемой прибыли на основе оптимального сочетания текущих потребностей с перспективными и др.
При формировании оптимальной стратегии необходимо учитывать, что в условиях рыночной экономики становится актуальным совершенствование организации управления транспортными системами, т.е. процессом производства, эффективным использованием финансовых, материальных и трудовых ресурсов, основных фондов и материальных запасов.
Улучшение использования основных производственных фондов ГС и ГТ может быть достигнуто за счет перераспределения грузопотоков на те терминалы или станции, где обеспечиваются наименьшие издержки при заданных объемах работы. При решении данной задачи необходимо учитывать изменение расходов, зависящих от стоимости вагоно-километра, локомотиво-часа поездных локомотивов, автомобиле-часа и др.
Создание ТЛК как системообразующего элемента инфраструктуры транспортного коридора может осуществляться эволюционным путем. На первом этапе производится объединение отдельных логистических функций (планирование, складирование, перевозки), на втором этапе - объединение организационно-функциональной деятельности (складов, погрузочно-разгрузочных машин, автотранспортного хозяйства) и т.д.
При необходимости кардинальных изменений следует на основе использования принципов реинжиниринга создавать ТЛК, обеспечивающий совместное функционирование всей инфраструктуры транс-шортного коридора. В последнем случае возможно получение значительного экономического эффекта за счет логистической синергии. При этом внешняя среда при стратегическом планировании не должна рассматриваться как нечто неизменное. Реализация стратегических целей осуществляется в рамках логистической интеграции.
Для построения системы взаимодействующих моделей, описывающих процесс постепенного приближения к оптимальному решению, эффективно применение аппарата сетей Петри и методов итеративного агрегирования. Причем, учитывая особенности моделирования исследуемого процесса принятия решений (этапность, различная периодичность планирования и регулирования и др.), анализ сетей Петри необходимо производить по частям. Исходная сеть, являющаяся системной моделью сквозного алгоритмического обеспечения, разбивается на фрагменты, каждый из которых исследуется независимо. Затем производится анализ искомого свойства целостной сети в зависимости от уже оцененных свойств отдельных фрагментов.
При разработке схемы решения системной задачи могут быть использованы два основных способа определения барьера размерности: декомпозиция общей задачи на подзадачи и агрегирование информации, которые позволяют описать оснащение и технологию ТЛК с помощью многоуровневого (двухуровневого) комплекса моделей. При этом исходная задача заменяется эквивалентной совокупностью подзадач меньшей размерности, решаемых для отдельных подсистем (технологических зон) и разных уровней иерархической системы управления.
Поскольку после разрыва взаимосвязей (в процессе декомпозиции) задачи подсистем формально становятся независимыми, то возникает вопрос о согласовании их решений на вышестоящем (первом) уровне. Должен быть выбран такой принцип согласования, чтобы совокупность полученных решений подзадач составила оптимальное решение исходной задачи с учетом взаимодействия отдельных подсистем комплекса.
