автореферат диссертации по транспорту, 05.22.19, диссертация на тему:Обоснование технико-экономических характеристик склада морского контейнерного терминала

9 15-5/542

Басов Евгений Андреевич

Обоснование технико-экономических характеристик склада морского контейнерного терминала

Специальность 05.22.19 «Эксплуатация водного транспорта, судовождение»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2015

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова"

Научный руководитель - доктор технических наук, доцент

Кузнецов Александр Львович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Скороходов Дмитрий Алексеевич, ФГБУН «Институт проблем транспорта им. Н.С. Соломенко» Российской академии наук, главный научный сотрудник лаборатории проблем безопасности транспортных систем

кандидат технических наук, Погодин Владимир Алексеевич, ООО «Морское строительство и технологии», технический директор

Ведущая организация: Балтийская государственная академия рыбопро-

мыслового флота ФГБОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет».

Защита состоится «01» октября 2015 г. в «14.00» часов на заседании диссертационного совета Д223.009.05 при ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» по адресу: 198035, г. Санкт-Петербург, ул. Двинская, д. 5/7, ауд. 235а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» http://gumrf.ru/naudejat_dissov_zd22300905.html

Общая характеристика работы ~ "''■ Л /' ОТО Чй

Актуальность исследования. Ужесточение конкуренции, наряду с всеобъемлющей стандартизации всех технических и финансовых характеристик, делают рыночную устойчивость контейнерного терминала весьма чувствительной к значению экономических параметров его эксплуатации, поскольку они определяют себестоимость оказания соответствующих услуг. Наличие широкого выбора поставщиков услуг и повсеместная унификация тарифов приводят к тому, что верхний предел дохода от предоставления терминальных услуг устанавливается внешними факторами, не находящимися в управлении владельца (оператора) терминала. Единственным путем обеспечения доходности операций, при обязательном сохранении рыночной привлекательности, становится обоснованное и рациональное управление затратной компонентой. Эффективных и общепризнанных методов оценки затрат, связанных с внутренними операциями контейнерных терминалов, которые ложатся в основу все более ответственных предпринимательских решений, сегодня не существует.

Отсутствие адекватных методик планирования, управления, оценки затрат и доходности технологических операций контейнерного терминала, обладающих требуемой на современном этапе точностью, адекватностью и адаптивностью к изменению внешних условий эксплуатации и объясняют актуальность исследования.

Степень разработанности темы. Вопросам проектирования морских и сухопутных контейнерных портов и терминалов уделено внимание в работах многих российских и зарубежных исследователей. Среди последних наибольший вклад в развитие методов оптимизации структуры и параметров контейнерных терминалов внесли такие специалисты, как Ицуро Ватанабэ, С. Блакс-тоун, Чул Ким, Х.К Далли, Е. Франкель Ж-П Родригэ, Т.Ноттебум.

В число наиболее значимых отечественных исследователей в области проектирования, планирования и оптимизации работы морских портов вообще и контейнерных терминалов в частности входят Ананьина В.З., Ветренко Л.Д., Дерябин Р.В., Золотарев В.И., Кузьмин П.В., Кириченко A.B., Кузнецов A.JI., Романовский Ф.Д., Скороходов Д.А., Степанец A.B., Степанов А.Л., Погодин В.А., Фролов A.C. и другие. Логистическими аспектами проектирования и управления работой складов занимались A.M. Гаджинский, Маликов О.Б.,Д.Уотерс, Х.К. Далли, Ф. Дж. Макуайер.

Как зарубежные, так и отечественные исследователи чаще всего предметом исследования выбирают общую структуру контейнерного терминала в различных коммерческих, эксплуатационных и финансово-экономических аспектах, уделяя недостаточное внимание разработке методов оптимизации управления центральным элементом терминала, отвечающим за все выходные параметры этих частных постановок задач: сортировочной площадки контейнерного терминала. Именно этот инфраструктурный элемент отвечает за выполнение всех основных функций морского и сухого портов: согласование различной партионности транспортных средств, парирование неравномерности объемов

входящих и исходящих грузопотоков, обеспечение хранения груза на терминале по требованиям пользователей его услуг. В быстро меняющихся условиях обострения конкуренции и снижения доходности операций, недостаточно обоснованные управленческие решения могут оказаться губительными для всего проекта, в связи с чем степень разработки этой темы не может считаться полной.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является повышение эффективности работы морского контейнерного терминала за счет оптимизации использования ресурсов, необходимых для выполнения операций. Одной из основных функций морского контейнерного терминала является складирование и сортировка контейнеров, что непосредственно вытекает из его роли в современной транспортно-логистической цепи доставки грузов. Разработка адекватных методик планирования, управления, оценки затрат и доходности этих операций, которые обладали бы требуемой сегодня точностью, является нерешенной проблемой. Таким образом, имеет место объективное противоречие: имеющиеся методы планирования и управления работой контейнерного склада не направлены на снижение потребления операционных ресурсов. В условиях же современной конкуренции снижение ресурсозатрат является основой конкурентоспособности. Устранение этого противоречия обуславливает научную задачу исследования: разработку методов оценки компонентов затрат, связанных с выполнением технологических операций на складе контейнерного терминала, основанных на анализе логистических и технологических процессов, которыми характеризуется работа контейнерного терминала и его центрального элемента - операционного склада. Для достижения указанной цели в работе предполагается решить следующие частные задачи:

- выполнить анализ современной мировой контейнерной системы (для определения зависимости операционных характеристик от иерархической позиции в сети поставок) и выбрать функциональную модель исследуемого объекта;

- разработать метод оценки ресурсов склада контейнерного терминала в условиях действия случайных и детерминированных внешних факторов;

- выявить приоритеты основных функций контейнерного терминала и предложить рациональное назначение тарифов на операции;

- обосновать выбор оптимальной операционной высоты складирования в штабеле контейнерного склада;

- разработать методику планирования операций склада морского контейнерного терминала;

- провести исследования эффективности методики и сформулировать предложения по ее практическому использованию.

Научная новизна исследования состоит в разработке методов оценки требований к основным ресурсам терминала - мощностей по хранению, типу, составу и количеству оборудования, расчета себестоимости операций, выполняемых на контейнерном терминале, с учетом особенностей технологического

оборудования и его эксплуатации в различных режимах, обусловленных спецификой грузооборота и варианта транспортно-технологической схемы, а так же коммерческих условий эксплуатации и положения терминала в иерархии логистической цепи поставок.

Теоретическая значимость работы состоит в том, что:

-предложена общая модель операций склада морского контейнерного терминала;

- разработаны методы оценки размера склада методами статистических испытаний;

- выполнена классификация операций склада морского контейнерного терминала;

- предложена методика обоснования приоритетов операций и оптимального назначения тарифов на их выполнение;

- предложен метод оптимизации высоты складирования;

- создана методика оптимизации операций на складе контейнерного терминала.

Практическая значимость работы заключается в том, что:

- предложенные методы реализованы в виде программных модулей, составляющих инструментарий методов проектирования и планирования контейнерных терминалов;

- проведены практические исследования, доказывающие адекватность и эффективность предложенных методов;

- предложены рекомендации по использованию методики планирования операций склада контейнерного терминала.

Методы исследований. В диссертационном исследовании использованы эмпирические и теоретические методы. Предлагаемые решения основаны на собранных экспериментальных данных, требуемых для применения теоретических положений, положенных в основу использованных в работе методов расчета. В развитие указанных методов предложена и обоснована технология математического моделирования, включая имитационное

Положения, выносимые на защиту:

- открытая взаимодействующая модель операций склада контейнерного терминала;

- способ оценки размера склада методами статистических испытаний;

- метод определения приоритетов операций и оптимального формирования тарифов;

- метод оптимизации высоты складирования;

- метод планирования ресурсов операций склада контейнерного терминала.

Степень достоверности и апробация результатов. Описанные в исследовании модели и методы доведены до практических моделей, которые были использованы в практике проектирования и планирования работы контейнерных терминалов. Достоверность результатов подтверждается корректностью

разработанных математических моделей, процедурами их калибровки и установления адекватности, использованием общепризнанных положений фундаментальных наук, а также сходимостью полученных теоретических результатов с данными проведенных экспериментов и результатами, полученными в исследованиях других авторов.

Апробация работы. Результаты диссертационного исследования обсуждались на следующих научных и научно-практических конференциях:

1. Конференция профессорско-преподавательского состава ГМА, 2013 г.

2. 2-я Межвузовская научно-практическая конференция «Системный анализ и логистика», Санкт-Петербург, ГУМРФ им. адм. С.О. Макарова, 1011.04.2014 г.

3. Международная научно-практическая конференция «Контейнерный Бизнес-2014», Владивосток, 16-19.04.2014.

4. VI Балтийский транспортный форум, Санкт-Петербург, 11-12.09.2014.

5. Международная транспортная конференция по развитию портов и судоходства «Транстек», Санкт-Петербург, 01.10.2014.

6. XIV Международная научно-практическая конференция «Логистика: современные тенденции развития», Санкт- Петербург, 10.04.2015.

Основное содержание работы

Структура и объем. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений, списка принятых терминов, библиографического списка из 133 наименований. Работа изложена на 120 листах машинописного текста, содержит 83 рисунков и 5 таблиц.

Во введении обосновывается актуальность проблемы повышения эффективности работы морских контейнерных терминалов и доказывается, что экономическая эффективность и общее качество оказываемых им транспортно-логистических услуг в первую очередь определяется производительностью ключевого звена - склада морского контейнерного терминала.

В первой главе «Анализ современного состояния мировой контейнерной транспортно-технологической системы» проведен анализ причин, обусловивших исторический ход развития технологии транспортировки генеральных грузов, изучены движущие силы и ключевые факторы, обуславливающие текущее состояние современной глобальной транспортно-логистической системы и ее региональных подсистем, обсуждены возможные направления и перспективы развития. В результате исследования обоснован выбор и проведена необходимая доработка модели обобщенного контейнерного терминала (рис.1), который является внешней средой для изучаемой системы складирования.

Рисунок 1- Функционирование морского контейнерного терминала как внешняя среда модели изучаемой системы складирования Функциональная модель системы складирования морского контейнерного терминала, предложенная в качестве основы диссертационного исследования,

Рисунок 2 - Предложенная функциональная модель изучаемой системы Проведенный в диссертации анализ исследований в области оптимизации планирования технологических операций, выполняемых на складе морских контейнерных терминалов, показывает недостаточную разработанность данной

проблемы. На основании этого выполняется обоснование целей и задач диссертационного исследования.

Во второй главе «Оценка требований к операционным ресурсам склада морского контейнерного терминала» разрабатывается метод оценки требуемого объема складирования на терминале по различным категориям контейнеров, соответствующим предложенной модели. Объем контейнеров, хранимых на площадке заданных размеров и обрабатываемых различным технологическим оборудованием, является основным проектным параметром для выбранного в работе направления исследований, определяющим размеры всех остальных операционных ресурсов - складских мощностей, транспортно-технологического оборудования, персонала, потребления энергоресурсов. В практике проектирования и планирования работы контейнерных терминалов для оценки требуемого объема складирования используются аналитические методы. Имеется несколько вариантов этих методов, но всех их объединят одно: получаемые результаты являются детерминированными численными значениями. Как следствие, все они являются «статическими» по международно принятой терминологии, т.е. не отражающими влияния неопределенности данных, внешних возмущающих воздействий и случайных флуктуации в исходных значениях. В их основе лежит предположение о регулярности поступления грузовых партий на терминал и тождественности их объемов. Стохастический характер поступления контейнерного грузопотока на терминал сильно отражается на динамике поведения случайной величины - объема хранения контейнеров. В статических методах единственным средством учесть это является введение коэффициента неравномерности грузопотока, определяемого как отношение его величины в месяц максимальной загруженности к средней величине. В работе показано, что во многих практических случаях эта поправка является слишком грубой.

Способ оценки размера склада методами статистических испытаний

В общем случае, случайными величинами являются все входящие в формулу оценки требуемой вместимости склада переменные, в какой бы форме она не была представлена и какие бы переменные она не вовлекала, т.е. Е= Р(х,у,...,г). Распределение каждой переменных может быть произвольным. Если хотя бы часть переменных, входящих в аргументы функции /\ являются случайными величинами, то расчетное значение так же является случайной величиной. Она описывается не конкретным скалярным значением, а своими статистическими характеристиками, в свою очередь определяемыми характеристиками входящих в формулу переменных. В ряде частных случаев, при достаточно жестких условиях относительно функций-аргументов, статистические характеристики величины Е могут выражаться аналитически, однако в большинстве случаев они представлены в графическом, табличном и даже описательном виде. Для возможности вынести суждения о свойствах расчетной функции в работе используется метод статистических испытаний.

Пусть некоторая переменная / С {х,у, ... представлена частотой наблюдения или гистограммой, которая задает процентную долю каждого диапазона при многократных наблюдениях. Если на некотором интервале чисел процентную вероятность каждого фрагмента сопоставить с отрезками интервала так, чтобы длина каждого из них была пропорциональна частоте этой вероятности, то генерация последовательности случайных чисел выбранного диапазона, будет определять вероятность попадания каждого из них в тот или иной диапазон в соответствии с его длиной. Если сгенерированное случайное число попадает в некоторый диапазон /', то случайная величина I считается принявшей конкретное значение /,. Это формирует механизм генерирования значения переменной / с распределением, характеризуемым заданной гистограммой, определяющий следующую процедуру.

Шаг 1. Описанные механизмы генерации конструируются для каждой переменной * С {х,у, ... ,1}.

Шаг 2. Для каждой переменной I С {х,у, ... генерируется ее случайное значение, формирующее набор значений {хк,ук, ■■■ ,2к}.

Шаг 3. Для полученного набора вычисляется значение искомой функции е* =

р(хк,ук, ... ,гк).

Шаги 2-3 повторяются необходимое число раз для обеспечения статистической достоверности полученных результатов по методу доверительных интервалов.

Соответствующая блок-схема показана на рис.3.

Рисунок 3 - Укрупненная блок-схема процедуры оценки ресурса терминала

В третьей главе «Моделирование технологических операций на складе морского контейнерного терминала» разрабатываются методы оптимизации распределения приоритетов между различными функциями контейнерного склада, рационального назначения тарифов на операции и оптимизации высоты складирования.

Классификация операций склада морского контейнерного терминала

В основе классификации лежит базовая модель логистических процессов, предложенная в первой главе (рис. 2), и разделение их на определенные категории, обусловленные экономическими и технологическими причинами:

Производительные операции: непосредственно связанные с оказанием услуг, ожидаемых от контейнерного терминала. К ним относятся (а) коммерческие операции приемки контейнера от клиента и выдачи контейнера клиенту со склада контейнерного терминала, (Ь) административные операции выставки контейнера на досмотровые площадки соответствующих служб (таможенной инспекции, санитарно-эпидемиологического контроля, пограничной службы и пр.). Производительные операции связаны с поступлением на терминал денежных средств, поскольку непосредственно оплачиваются клиентами.

Непроизводительные операции: предназначенные для создания условий выполнения производительных операций. К ним относятся (а) штивка, или перемещение контейнеров для получения доступа к требуемому контейнеру (shuffling); (b) вспомогательные движения (house-keeping), предназначенные для улучшения структуры штабеля в предвидении выполнения производительных операций; (с) движения для улучшения обзорности оператора складирующего крана. Непроизводительные движения связаны с затратами и не связаны напрямую с получением денежных средств.

Формальное определение селективности и иных критериев оптимизации. На основе предложенной классификации, формальным образом вводится характеристика трудоемкости обработки контейнера через штабель склада, которую обычно называют селективностью и используют в интуитивном смысле.

N

Селективность s =---характеризуется отношением числа произ-

N Г + N.........

водительных движений Nр,., необходимых для выборки контейнера из штабеля, к общему числу движений (производительных Д^и непроизводительных) 'Ч,„„-,., в этой процедуре. Если в общее число движений включается только штивка, то селективность предлагается называть прямой v _ , в противном

случае (при включении всех операций) - косвенной селективностью ( =1^..

Определенный таким образом параметр селективности является положительной величиной, не превышающей 1. Максимальное значение селективности означает выборку контейнера за одно движение (например, из верхнего яруса штабе-

ля, или в системе с терминальными шасси), приближение параметра к нулю свидетельствует о росте трудоемкости выборки из штабелей (для прямой селективности) или всей обработки через терминал (для косвенной селективности). Параметр селективности входит важнейшим элементом в критерии оптимальности вариантов планирования штабеля.

Для исследования экономических характеристик различных операций на складе морского контейнерного терминала, имеющего целью разработку оптимального планирования операций, в анализ предлагается включить следующие параметры:

- стоимость обработки контейнера (тариф, terminal handling charge, ТНС) - а

- плата за сутки хранения контейнера на терминале (storage stake) - b

- средний срок хранения на терминале (dwell time) - Т

- годовой поток контейнеров через терминал (throughput) - Q

Метод определения приоритетов операций контейнерного терминала

В этих обозначениях деятельность терминала приносит доход, оцениваемый функцией:

C = aQ + bQT (1)

В случае, если площадь терминала позволяет заниматься и хранением, и транзитом (перевалкой) грузов, вопроса о приоритете не возникает, так как все необходимые ресурсы для осуществления обоих видов деятельности присутствуют в неограниченном количестве. Если же возможность склада ограничивает объем единовременного хранения величиной Е, то операционная емкость склада должна делиться между указанными видами деятельности.

Чтобы сформировать суждения об этом, годовой грузопоток выражается _ 365-Е

через терминал как Q = —-—, откуда годовой доход есть

^ si l т* а-365-Е Ь-365-Е-Т а-365 £ ,,, С = a-Q + b-QT =---+---=---+ 0-365 £ (2)

Это непосредственно позволяет сделать важный практический вывод о том, что доход от складских операций при фиксированном тарифе не зависит от величины срока хранения и равен величине А-365-Е. Действительно, максимальная загрузка склада позволяет в сутки получить доход Ь Е, независимо от срока, в течение которого хранятся контейнеры. В то же время, увеличение срока хранения связано со снижением годового грузопотока, что приводит к пропорциональному снижению дохода от транзитных операций. Следовательно, при линейном росте доходов от складирования (характерном для постоянной величины платы за хранение), оптимальным решением является минимизация срока хранения. При этом доходы от увеличения числа проходящих через терминал контейнеров растут, в то время как вклад доходов от складирования остается неизменным.

Метод обоснования тарифов

Анализ практики работы современных отечественных и зарубежных морских терминалов показывает, что хранение контейнеров связывается не с по-

стоянной стоимостью суток хранения, а с более сложной, прогрессивной функцией определения стоимости Ь(Т). Чаще всего в интервале 0<?</] хранение производится бесплатно, в течение следующего интервала /1</</2 стоимость возрастает по тому или иному закону и, достигнув определенного значения, остается постоянной (/2</). В некоторых случаях после превышения срока бесплатного хранения взымается плата за все сутки пребывания груза на складе, после чего начинается посуточная тарификация. В зависимости от конкретного срока хранения Т, суммарный доход от складирования В(Т) определяется суммированием (интегрированием) функции суточной стоимости Ь(Т).

На основе проведенного исследования используемых в практике работы зарубежных и отечественных контейнерных терминалов, в работе предложены типовые параметризуемые функции тарифов. На рис. 4 показаны различные типовые зависимости тарифов на хранение единичного контейнера и соответствующие им функции штрафа, т.е. суммарных выплат от срока хранения.

*т

/.лЛут

>т>

Т, *}Я

МП Г-лАрм

ЧТ>.

ГЛЛ^т

Т, <уш

Т, фм

и й и О

Рисунок 4 - Выявленные классы функций тарифов и их функции доходности

К этим выявленным типам относятся:

- постоянный тариф, независящий от срока хранения;

- регрессивный тариф, предполагающий после определенного льготного срока оплату всех прошедших суток хранения;

- линейно возрастающий тариф, при котором после некоторое льготного срока хранения значение линейно растет до некоторого максимального значения;

- прогрессивный тариф, при котором после некоторое льготного срока хранения значение растет до некоторого максимального значения по степенному закону с произвольным показателем п.

В общем случае доход терминала от транзитных и складских операций может быть записан теперь как

(3)

т т

На рис. 5 показано значение доходности операций контейнерного терминал а п р и постоянном тарифе на хранение.____________

а О 10 11 12 13 14 15 16 17 1В 19 20 срок хранении, сут

Рисунок 5 - Доходность операций при постоянном тарифе на хранение Показанные зависимости полностью совпадают с выводами, полученными из анализа формулы (2): в случае постоянного тарифа доход от хранения контейнеров на терминале так же является постоянным и зависит только от объема хранения и тарифа. Чем короче срок хранения, тем больше доход терминала от операций перевалки. На рис. 6 приведены результаты расчета доходности операций контейнерного терминала как функции от срока хранения при

Рисунок 6 - Доходность операций при линейном тарифе на хранение На рис. 7 приведены результаты расчета доходности операций контейнерного терминала при квадратично растущем тарифе на хранение.

Рисунок 7 - Доходность операций при линейном тарифе на хранение Наконец, на рис. 8 приведены результаты расчета доходности операций

Как видно из этих графиков, общая доходность терминала высока при коротких сроках хранения, когда за доход отвечают операции перевалки, и при больших сроках, когда начинают действовать механизмы увеличения тарифа за хранение. Исследования показывают, что минимум доходности приходится на средние значения срока хранения. Так, показанные на рис. 8-10 графики приведены для тарифов, характеризующихся льготным периодом 11 = 3 сут. и периодом осечки роста тарифа (2 = 12 сут. Графики доходности для 11 = 3 сут. и ¡2 = 1

Рисунок 10 - Доходность операции при регрессивном тарифе с меньшей отсечкой

Как видно из рисунков, принципиальное наличие провала функции доходности в районе типовых сроков хранения сохраняется. Средний срок хранения груза на терминале, несмотря на стремление управлять им с помощью тарифов, остается независимой величиной, поскольку в большинстве случаев формируется рыночной ситуацией в регионе. Как следствие, под управлением терминального оператора остаются лишь параметры формирования тарифов на хранения. Они используются частично как средство управления сроком хранения, но в большей мере являются инструментом максимизации доходности в существующих условиях.

Метод рационализации тарифов на хранение

Для типовых тарифных функций, показанных на рис.6, в диссертационном исследовании построены модели, позволяющие оценить доходы при изменении параметров. Пример расчета для линейного тарифа с помощью такой модели показан на рис. 11.

« I » • • • I » М Н I» »

Рисунок II- Полученный доход для различных значений 11 и 12 при линейном

тарифе

На рис. 12 показаны полученные результаты для регрессивного тарифа, представленные в виде трехмерного семейства кривых.

Рисунок ¡2 - Полученный доход при регрессивном тарифе

На основании полученных результатов проводится оптимизация тарифов на хранение контейнеров на складе морского контейнерного терминала.

Метод оптимизации средней высоты складирования контейнеров Средняя операционная высота складирования контейнеров в штабеле является важнейшим параметром. В диссертационном исследовании описывается метод оптимизации, суть которого сводится к следующему. Пусть известен средний объем склада, полученный методами статистических испытаний или вычисленный по традиционной формуле ОТ

Е = т- К = ^ (4)

365 v ;

где Тхр - средний срок хранения;

365

л =--среднее число хранимых судовых партии:

т

т = - среднее число одновременно формируемых партий.

Та или иная технологическая схема контейнерного терминала предполагает разбиение этого количество на отдельные стеки, высота штабелирования в которых определяется техническими возможностями используемого оборудования. В зависимости от операционной высоты складирования А, основание штабеля будет занимать различное количество наземных слотов:

п ♦ с Е Ут

Площадь склада в (цэ: 5 = —= ——

Л Л

(5)

Штабель, соответствующий требуемому среднему объему хранения Е и высотой Л показан на рис.13.

////////

Е

1 2 77

Рисунок 13 - Площадь основания в слотах для размещения склада Наземный слот контейнерного склада (tgs, или terminal ground slot), представляет собой площадь, занимаемую основанием одного TEU. Чистая площадь наземного слота составляет около 15 м2. Валовая площадь s, занимаемая одним наземным слотом, различна для разных технологических систем. Площадь штабеля в квадратных метрах определяется умножением валовой площади сло-

sVm

та s на площадь основания, измеренной в слотах: Sm2 =-

(6)

Это иллюстрирует рис. 14.

¿71

1

Ш

1

1

1 2 Е.

И

Рисунок 14 - Площадь штабеля в м2 при высоте хранения И Зная годовую стоимость аренды квадратного метра земли а, можно вычислить годовую стоимость аренды площади склада для той или иной схемы:

Годовые затраты на площадь: С, = а х ^ "'

(7)

Это позволяет рассчитать стоимость, связанную с одним TEU: С, a s-V m a s-V m a s m a s m-T

суд

Qh

N-V-h

N-h

Л-365

h-365-T

суй

h- 365

(8)

При хранении на одном слоте «столбца» из и контейнеров, его обработка

в среднем требует

(А + 1)

движений (рис.15).

Рисунок 15 - Движения для выборки контейнера из штабеля Действительно, верхний контейнер выбирается за одно движение, контейнер во втором слое сверху - за два движения, контейнер в нижнем слое - за

Л движений, т.е. всего 1 + 2 + ... + А = ^—^— движений для обработки столбца вы-

сотой И, или

(А + 1)

движений на каждый из контейнеров «столбца».

При известной стоимости одного подъема р можно рассчитать затраты, связанные с выборкой одного контейнера из штабеля высотой Л контейнеров. Затраты на выборку в таком случае составят величину (А + 1)

= Р-

(9)

Отсюда может быть рассчитана полная стоимость обработки одного контейнера:

' " Л•365 2 v '

Для определения оптимальной высоты складирования, дающей минимум совокупных затрат, необходимо приравнять к нулю первую производную этого выражения, понимаемого как функция от А:

с/ с! с! а^Т р

(П)

¿/Г ¿А* с/И" А2-365 2 Решение этого уравнения дает значение оптимальной высоты штабеля:

А =

/?-365

(12)

365

Отношение —есть коэффициент оборачиваемости склада £„„-, откуда

получаем искомое значение оптимальной высоты складирования И =

2 • а • .5

Р -К

На рис. 16 представлены зависимости приведенной стоимости обработки контейнеров (связанной с использованием площади и трудоемкостью выборки из штабеля) для различных схем складирования контейнеров.

Рисунок 16 — Приведенные затраты для различных технологических схем

В четвертой главе «Формирование методики планирования технологических операций склада морского контейнерного терминала» описывается методика планирования экспериментов и доказательства адекватности моделей, а также результаты экспериментальных исследований, проведенных для практических целей. На рис. 17-18 приведены примеры экранных форм разработанного программного обеспечения, использованного для проведения данных исследований.

Платность распределения Тсуд

Распределение интервалов под «ода судов Тсуд |сут]

МО O.HS |суЧ

порядок Эрпамга 20 N4

доаания 0.С5 N4

Распределение вместимости судов V [TEU1

МО 4000 PEU]

СКО 10С [ТЕЩ

доеаннн 250 [ТЕЩ

Распределение cpoia «ранения Т*р |суП

МО 7 ИЧ

СКО 0,5 И1

шаг иссле 0.01 1СУ|

Годовой rpyaonom«

1717647 [ТЕШ год]

ИНСТРУКЦИЯ ПО ИСПОЛЬЗОвАНИО

1. В нчийки В3-4 •шит свойства Тсуп 2 В ячейки ВВ в мест саойствя V

3. В ячейси В13-14 о вист свойств Tip

4. На графим получить «ярмтериспии Е

5. Дгм пересчет наяать F9 б Повторял п 5

Рисунок 17 - Экранная форма интерфейса модуля расчета вместимости склада

»«д»«* ¡«-ч»* игркф»

оооооооооооооо юо ни-.»» илг«» 0000000000 0 0 0 0 100

ЯШШ..........;,.............|..........................|...........................................................................I............|............|............1............1............1............|..........

да

Полученные теоретические и практические результаты позволяют сделать важные для практики результаты, которые сведены в описанную ниже методику.

Методика оптимизации операций на складе контейнерного терминала.

1. Анализ и интерпретация имеющихся исходных данных о физических объемах и структуре контейнерного грузопотока, требуемых для расчета.

2. Определение доминирующего направления задачи проектирования - прямого или обратного.

3. Уточнение и дополнение исходных данных в части технологического проектирования, формулировка целевых показателей, согласование их с заказчиком.

4. Расчет требуемой вместимости склада аналитическими методами (статическими), т.е. в средних детерминированных значениях.

5. Уточнение расчетных значений методами статистических испытаний для получения характеристик значений объемов складирования по категориям контейнеров, понимаемых как случайные величины.

6. Сбор и интерпретация коммерческих данных о затратах и доходах, связанных со складскими операциями контейнерного терминала.

7. Уточнение и дополнение коммерческих данных, формулировка целевых показателей, согласование их с заказчиком.

8. Определение доминирующего направления задачи оптимизации -прямого или обратного (оптимизация технологических параметров через эксплуатационно-коммерческие, или эксплуатационно-коммерческих через технологические).

9. Формирование функции потерь первого и второго рода, параметризованной выбранными значениями параметров, и выбор оптимальных значений в смысле заданных критериев.

10. Оптимизация высоты складирования в условиях выбранных коммерческих и экономических параметров эксплуатации.

11. Анализ полученных результатов на оптимальность и допустимость, при необходимости повторение этапов 2-10.

В общем виде предложенная методика показана на рис. 19. .-1-

Начало

Анализ и интерпретация исходных данных

' Расчет аналитическими методами _

° Определение доминирующего направления

Уточнение методами статистических испытаний

* Уточнение и дополнение данных_______

Расчет аналитическими методами

нот

-9

Сбор коммерческих данным

Да-

Определение доминирующего направления

функций потерь

Выбор оптимальных значений

® Оптимизация

высоты складирований

•и

1

Анализ полученных данных

>3

Необходи •

мость повторени

\ й нет

те-

Конец

Рисунок 19- Укрупненная блок-схема методики оптимизации операций на складе контейнерного терминала Результаты, полученные в диссертационном исследовании, могут быть использованы в практике проектирования и планирования эксплуатационной деятельности морских контейнерных терминалов. Простота и доступность программных средств, с помощью которых реализованы результаты работы, позволяет использовать их всеми специалистами, минимально владеющих компьютером. Особенно полезными данные средства могут оказаться при анализе проектных вариантов и чувствительности каждого из них к изменению внешних условий эксплуатации. Не менее важной сферой применения методики является коммерческая эксплуатация контейнерных терминалов, в сегодняшней

динамично меняющейся внешней экономической среде требующих от руководства терминалов гибкого и быстрого реагирования на ее изменения.

Полученные результаты были использованы в проектах строительства и модернизации различных контейнерных терминалов: ООО «Моби Дик», ООО «Логистический парк «Янино», ЗАО «Логистика-Терминал» (Шушары,Санкт-Петербург), контейнерного терминала ООО «Пасифик ложистик» (Владивосток). Предложенные методы позволили повысить среднее использование объема штабелей на 12-15%, изменить структуру тарифов на операции хранения с большей на 8-10% доходностью, о чем имеются соответствующие документы.

Наконец, детальное обоснование и использование традиционных и современных средств дискретной математики делает полученные результаты ценными с методической точки зрения и легко адаптируемыми для использования в учебном процессе специализированных транспортных и логистических вузов. В частности, они были использованы в курсах «Портовое перегрузочное оборудование» и «Транспортная логистика», читаемых в 2013-2104 годах в Государственном университете морского и речного транспорта имени адмирала С.О. Макарова, на факультете Международного транспортного менеджмента.

Заключение

1. Наличие широкого выбора конкурентных услуг и унификация региональных тарифов приводят к зависимости общей политики развития терминала от внешних факторов, которые не находятся в прямом управлении терминального оператора. Способом обеспечения доходности операций и устойчивой маркетинговой позиции является жесткое рациональное управление затратами.

2. В диссертационном исследовании решена научная задача разработки методов оценки компонентов затрат, связанных с выполнением технологических операций на складе контейнерного терминала, основанных на анализе логистических и технологических процессов, которыми характеризуется работа контейнерного терминала и его центрального элемента - операционного склада.

3. Впервые решена задача создания методов оценки требований к основным ресурсам контейнерного терминала и расчета себестоимости операций с учетом особенностей технологического оборудования и его эксплуатации в различных режимах, обусловленных спецификой грузооборота, вариантом транспортно-технологической схемы, коммерческих условий эксплуатации и положения терминала в иерархии логистической цепи поставок.

4. Решение задач стало возможным благодаря использованию апробированных методов традиционной и дискретной математики при проведении исследований, которыми обоснованы научные положения, выводы и рекомендации; последовательной проверкой непротиворечивости результатов каждого следующего этапа синтеза методологии с результатами всех предыдущих стадий; достаточной сходимостью расчетных величин, полученных по предлагаемым методикам, с имеющимися натурными и опубликованными данными.

5. Полученные решения позволяют говорить о разработке совокупности прикладных методов, обеспечивающих повышение качества планирования работы контейнерных терминалов и достоверности результатов, что позволяет повысить эффективность его работы.

6. Методики и положения работы реализованы в виде программной среды и рекомендаций проектировщику, что позволило внедрить их в практику технологического проектирования объектов транспортно-технологической структуры контейнерной системы грузораспределения.

Основные идеи и выводы, изложенные в диссертации

1. Проведен анализ состояния мировой транспортно-логистической системы, выявлены важнейшие тенденции развития, установлены их связи с новыми требованиями к планированию и управлению современными контейнерных терминалов разного типа.

2. Усовершенствована функциональная модель контейнерного терминала, которая, в свою очередь, является внешней средой для предложенной модели операций склада морского контейнерного терминала, разработанной для оценки требуемых ресурсов склада морского контейнерного терминала.

3. Разработан способ оценки требуемых ресурсов склада морского контейнерного терминала в условиях действия случайных и детерминированных внешних факторов.

4. Разработан метод планирования распределения приоритетов между основными функциями контейнерного терминала и оптимального назначения тарифов на них.

5. Разработан метод планирования операционной высоты складирования в штабеле контейнерного склада.

6. Создана методика планирования операций склада морского контейнерного терминала и предложения по её практическому использованию.

Вклад автора в проведенное исследование состоит в формулировке основного противоречия в избранной предметной области, формулировке методической проблемы, лежащей в основе этого противоречия, выбора состава задач, решение которых приводит к устранению проблемы, созданию методов и алгоритмов решения задач, их реализации и проведения экспериментов с полученными моделями.

Опубликованные автором научные работы

1. Басов, Е.А. Сравнительная характеристика доходности по операциям перевалки и хранения контейнеров на терминале / Е.А. Басов // Транспортное дело России. -2013.-№6.-ч.1.-С. 197-198

2. Басов, Е.А. К определению стратегии хранения груза на терминале / Е.А. Басов // Транспортное дело России. -2013.-№6.-ч.2. - С. 58-60

3. Басов, Е.А. Методика формирование тарифов на хранение груза на терминале/ Е.А. Басов // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. -2014,- Выпуск 2 (24) - с.115-121

<>--863I

4. Басов, Е.А. Оптимизация высоты складирования контейнеров / Е.А. Басов // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. -2014,- Выпуск 3 (25) - с.166-170

Издательство ГУМРФ им. апм. С.О. Макарова 19Н035, Санкт-Петербург, Межевой канал, 2 Тел. 812-748-97-19, 748-97-23 e-mail :izdal(u!gumrf.nj

Формат 60x90/16. Усл. псч. л. 1.5. Тираж 80 экз. Заказ № 398/2015

2015674851 I

2015674851