Поиск эффективных управленческих решений в транспортных сетях тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Поиск эффективных управленческих решений в транспортных сетях"

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УПРАВЛЕНИЯ»

На правах рукописи

Козлова Валерия Петровна

ПОИСК ЭФФЕКТИВНЫХ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ В ТРАНСПОРТНЫХ СЕТЯХ

(на примере узловых пунктов путей сообщения)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук по специальностям:

08.00.05 - Экономика и управление народным

хозяйством (транспорт)

08.00.13 - Математические и инструментальные

методы экономики

Москва-2005

Диссертация выполнена в Институте управления на транспорте Государственного университета управления.

Научный руководитель - Заслуженный деятель науки РФ, доктор

экономических наук, профессор Персианов Владимир Александрович Официальные оппоненты - доктор экономических наук Гатауллин Тимур

Малютович

- кандидат экономических наук, доцент Чашина Татьяна Петровна

Ведущая организация - Всероссийский научно-исследовательский

институт управления на железнодорожном

транспорте (ВНИИУП)

Защита состоится «28» марта 2005 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.049.07 в Государственном университете управления (ГУУ) по адресу: 109542, Москва, Рязанский проспект, 99, зал заседаний ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «24» февраля 2005 г.

Отзывы на автореферат просим направлять по адресу университета.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.049.07

доктор экономических наук, .__

профессор Т.В. Богданова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В реализации одобренной правительством Российской Федерации транспортной стратегии и ранее принятой «Программы модернизации транспортной системы России» первостепенное значение имеет научно-экономическое обеспечение. В углубленной научной проработке нуждаются такие экономические вопросы, как выявление типических черт и свойств рыночной ETC, более полный учет транспортных издержек, доходов и прибыли предприятий, оптимизация планово-проектных решений, унификация показателей затрат и другие.

В рамках этой общетранспортной проблемы существует много частных, но тем не менее исключительно важных задач научно-практического характера. В числе этих задач особое место занимают повышение эффективности проектно-плановых решений. Такие задачи часто возникают при экономическом обосновании проектов и программ, выборе рациональных решений при управлении транспортными потоками, при решении других управленческих задач. Экономистам и работникам проектных организаций часто приходится иметь дело не с бесструктурными, «точечными» объектами, а с сетями различной сложности независимо от того, идет ли речь о сетевом, региональном или субрегиональном уровнях.

Взаимодействие элементов инфраструктуры между собой, технологией перевозочного процесса и транспортными потоками во многом определяет экономическую эффективность работы транспортной сети и её узловых пунктов. Только рационально построенная транспортная сеть, наполненная функциональным содержанием (инфраструктура + технология + грузопотоки), дает возможность эффективно использовать производственные мощности не только транспорта, но и смежных отраслей экономики. Без этого нельзя правильно оценить экономическую эффективность инвестиционной деятельности по развитию транспортных узлов.

Вопросам рационального построения и использования производственных мощностей транспортных узлов всегда уделялось большое

внимание. Исследования по железнодорожным станциям и узлам в нашей стране выделились в самостоятельную область знаний о транспорте со своей внутренней спецификой и дифференциацией (направления планировочно-схемное, расчетно-конструкторское и технико-экономическое). Советская школа станционников была наиболее крупной и авторитетной, а имена ее основоположников - В.Н. Образцова, СВ. Земблинова, В.Д. Никитина, СП. Бузанова, П.В. Бартенева, И.Г. Тихомирова, К.Ю. Скалова, И.Е. Савченко, A.M. Долаберидзе, Ф.И. Шаульского и их учеников известны не только в нашей стране, но и за ее пределами. Большой вклад в развитие теории транспортных узлов внесли В.М. Акулиничев, М.Ф. Антонов, В.А. Бураков, П.А. Козлов, П.В. Куренков, Н.В. Правдин, Н.К. Сологуб, Е.А. Сотников, Е.М. Тишкин, Н.С. Усков, К.К. Таль, В.А. Шаров и другие ученые.

Преимущественно поэлементное рассмотрение отдельных звеньев транспорта, вытекавшее из всей обстановки прошлого периода, позволяло выявлять немалые резервы улучшения работы, скрывавшиеся в каждом звене перевозочного процесса. Но в то же время такой подход неизбежно приводит к недооценке того положения, что оптимальной должна быть организация целых транспортных комплексов и что, несмотря на оптимальное функционирование каждого отдельно взятого элемента, система в целом нередко оказывается несогласованной и не обеспечивается наиболее эффективная ее работа.

Целью данной диссертации является разработка научно-методических основ экономической оценки управленческих решений при обосновании проектов и программ развития транспортных узлов и совершенствования их работы как организационно и технологически целостных производственных структур.

Это потребовало решения следующих задач:

• анализ существующих подходов к решению задачи в научных исследованиях, практике проектирования транспортных узлов, организации и планировании их работы;

• разработка принципов построения рациональной структуры транспортных узлов;

• разработка алгоритма поиска эффективных проектно-плановых решений с использованием имитационного моделирования;

• разработка практических рекомендаций по решению задач развития и совершенствования работы транспортных узлов.

Исследование этих вопросов позволит повысить качество проектно-плановых решений и оценки эффективности инвестиций в развитие транспорта.

Объектом исследования являются транспортные узлы - сетевые структуры транспортной системы на субрегиональном уровне, образующиеся в пунктах взаимодействия различных видов и предприятий транспорта, слияния и разветвления транспортных потоков, передачи грузов с одного вида транспорта на другой. В качестве предмета исследования приняты процессы взаимодействия элементов транспортного узла, влияющие на показатели производственной деятельности предприятий, определяющие их экономическую эффективность и конкурентоспособность на рынке транспортных услуг.

Методологической основой исследования является системный подход к транспорту. Анализ трудов отечественных и зарубежных ученых дополняется конкретным экономическим анализом деятельности транспортных структур с использованием математических и инструментальных методов, позволяющих получить обобщенные количественные и качественные характеристики работы транспортного узла.

Научная новизна диссертации определяется решением следующих

задач:

• конкретизация научных положений системного подхода применительно к особенностям развития транспортных узлов как важнейших звеньев транспортной сети;

• разработка принципов построения автоматизированных систем анализа и оценки эффективности управленческих решений в транспортных сетях субрегионального уровня;

• доказательство возможности и целесообразности перехода в условиях информатизации от традиционных жестких форм управления транспортными потоками к гибким формам, основанным на непрерывном контроле хода перевозочного процесса, дислокации подвижного состава и состояния транспортных сетей.

Практическая ценность диссертации вытекает из возможности применения разработанной в диссертации методики имитационного моделирования при экономическом обосновании транспортных проектов и программ, а также при определении эффективности инвестиций в развитие транспортного комплекса страны на субрегиональном уровне (ж.-д. станции и узлы, морские и речные порты, промышленно-транспортные узлы и терминалы).

Апробация работы. Результаты исследования рассматривались на семинарах и научно-практических конференциях в Уральской государственной академии путей сообщения (УрГАПС) и Государственном университете управления (ГУУ) в 2004 - 2005 гг. Программный продукт имитационного моделирования использован при оценке транспортных технологий Магнитогорского металлургического комбината, морского порта Новороссийск и других крупных объектов.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 5 научных статей общим объемом около 3,6 печ. л.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста с выводами, заключения и списка литературы. Общий объем работы 146 стр., включая 48 иллюстраций. Вспомогательный материал (76 стр.) вынесен в приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрыта актуальность темы исследования, определены его цель и задачи, показаны научная новизна и практическое значение диссертации.

В первой главе «Анализ существующих подходов к решению задачи в научных исследованиях, практике проектирования транспортных узлов и планировании их работы» подробно рассмотрены особенности развития транспортных узлов на различных этапах формирования транспортной сети страны и методы их исследования в трудах отечественных и зарубежных ученых.

Исследование показало, что сначала это были простые аналитические модели. Затем внимание исследователей привлекла теория массового обслуживания. Использованию аппарата теории массового обслуживания посвящены труды Н.Н. Шабалина, В.М. Акулиничева, А.В. Быкадорова и других ученых-транспортников.

Развитие компьютерной техники послужило толчком в применении имитационного моделирования. Начиная с 1960-х гг. данный метод находит все большее применение как инструмент для расчета транспортных систем с учетом сложных взаимосвязей элементов между собой и операциями технологического процесса. Развитию имитационного моделирования посвящены труды В.А. Персианова, Н.С. Ускова, К.К. Таля, П.А. Козлова и других ученых и специалистов-практиков. Для построения моделей используются как универсальные языки имитационного моделирования, так и специальные языки. Однако методики и модели обладали общим недостатком - большой сложностью в пользовании, что сдерживало практическое применение новых расчетных методов.

Как показало исследование, впервые транспортные узлы как проблема заявили о себе в начале 20-х годов прошлого столетия, когда с образованием СССР возникла необходимость упорядочения транспортного хозяйства страны, разрушенного первой мировой и гражданской войнами. В 30-е годы,

с началом индустриализации страны и резким увеличением грузопотоков, эта проблема еще более обострилась. В свет вышли известные труды СП. Бузанова (К проблеме железнодорожных узлов СССР. Трансжелдориздат, 1933 г.) и СВ. Земблинова с соавторами (Станции и узлы. М., 1934 г.).

Инженер С.Н. Кульжинский, известный своими смелыми проектами и широкими обобщениями, делил историю отечественных железных дорог на три характерных периода: опытный, технический и технико-экономический.

Первый (опытный) период характеризуется постепенным (методом «проб и ошибок») складыванием того сложного комплекса, который называют железной дорогой (1837 г. - конец 50-х годов XIX столетия).

В течение второго периода главное внимание было направлено на улучшение в основном уже определившихся технических средств железных дорог России - пути и подвижного состава - в частности, на возможное повышение их прочности и эксплуатационной надежности (конец 50-х годов XIX-го - начало XX столетия). Этот период завершился сосредоточением железнодорожного хозяйства в руках государства и, по определению С.Н. Кульжинского, «протекал весьма энергично и сопровождался свойственной вообще государственному хозяйству точной нормировкой всех технических элементов, в значительной степени и до сего времени являющихся основанием нашей железнодорожной техники».

Третий (технико-экономический) период начался в начале ХХ-го столетия, был подхвачен советской школой инженеров и продолжался до 1980 - 1990-х гг. Транспортные узлы стали развиваться в принципиально новой обстановке: определяющим фактором стала коммерциализация транспорта в значительно большей мере, чем это было в прошлом.

Текущий, четвертый' период, продолжая систематизацию Н.С Кульжинского, можно назвать информационно-технологическим. Информационные технологии стали определять уровень конкурентоспособности транспортных предприятий и стратегию их развития.

В 70-е годы прошлого века в связи с повышением роли морского, речного и автомобильного транспорта в перевозочном процессе была предпринята энергичная попытка более тесной их координации с работой железных дорог. Начиная с середины 1977 г. на базе морского торгового порта Ленинградского транспортного узла функционировала система HПГРТУ - построения непрерывного плана-графика работы транспортного узла. В 1978 г. по непрерывным планам-графикам работали 20 речных портов, в 1985 г. - 80, что способствовало перевыполнению плана погрузочно-разгрузочных работ в портах. Экономическая эффективность работы транспортных узлов по системе HПГРТУ была подтверждена практическим опытом.

Взаимодействие видов транспорта постепенно укреплялось, и к середине 70-х годов объем перевозки грузов прямого смешанного железнодорожно-водного сообщения достиг своего максимума (рис. 1). За годы реформ объемы перевалки, однако, резко упали, что отрицательно сказалось на использовании производственных мощностей транспортных узлов.

Выполненный автором анализ показал, что практически все крупные морские и речные порты расположены в узловых пунктах транспортной сети. Если принять, что основные производственные фонды главных видов грузового транспорта (без трубоприводов) пропорциональны годовым эксплуатационным расходам, то на долю железнодорожных станций и узлов придется не менее 140-150 млрд. руб. основного капитала ОАО «РЖД». В совокупности с морским и речным транспортом эта цифра поднимается до 800-900 млрд. руб.

Проведенный в главе анализ позволяет сделать следующие выводы:

• реальные транспортные узлы далеко не всегда укладываются в разработанные математические модели и концепции, каждая из которых отражает лишь определенный аспект системы и действенна в определенных, весьма узких границах;

| —М— обьем паревалии всего ш -А » с воды на жвлюную дорогу » с жалеэной дорги на воду |

Рис. 1. Изменение объема перевалки грузов в прямом смешанном железнодорожно-водном сообщении, млн. т. в год

• научно обоснованное представление о развитии транспортных узлов в перспективе может дать лишь совместное применение различных теоретических концепций и методов, сочетание количественного и качественного анализа при учете взаимодействия отдельных факторов и сторон транспортной отрасли в целом;

• повышение качества управленческих, в частности, проектно-плановых решений на уровне транспортных узлов требует разработки специальных инструментальных методов исследования на базе имитационного моделирования, которые позволят количественно оценить влияние неупорядоченности (информационной энтропии), выявить главные источники ее возникновения и подавления функциями управления. Этот и другие вопросы рассматриваются в последующих главах работы.

Во второй главе «Транспортный узел как объект теории организации» формулируются принципы организации рационального взаимодействия потока и функциональной структуры узла, элементов и подсистем между собой, разрабатывается аппарат оптимизации его структуры.

Транспортный узел рассматривается не только как разветвленный терминал для переработки транспортных потоков, но и как совокупный демпфер (бункер) для сглаживания неравномерности потоков и согласования ритмов выполнения отдельных операций технологического процесса (рис. 2).

Функции канала и бункера по своей природе противоположны: чем выше свойство канала, тем быстрее продвигаются потоки; чем более развито свойство бункера, тем большие всплески могут поглощаться, но тем меньше скорость продвижения потоков. Рационально построенная структура предполагает гармонию этих свойств, настроенных на поток с конкретными параметрами, тем более, что управление в узле позволяет увеличивать свойства бункера без ухудшения функции канала. Возникают, так называемые, динамические резервы (Яд), или резервы управления - наиболее эффективный тип резервов (рис. 3): увеличение статических резервов требует наращивания материального наполнения узла и больших дополнительных затрат.

Рис.2. Узел как совокупность каналов и бункеров:

а) совокупный,

б) разветвленный.

Рис.3. Структура резервов транспортного узла Говоря о структуре, всегда следует иметь в виду функциональную структуру, где элементы и связи между ними определяются не только схемой, но и технологией. В свою очередь, технология также требует адекватной настройки на конкретную схему, и в этом смысле можно говорить о структурной технологии. Таким образом, функцию узла можно представить как продвижение потока по определенной структуре в соответствии с технологическим процессом (рис. 4). Это продвижение может быть организованным (гармоничным) и дезорганизованным (дисгармоничным).

Рис. 4. Схема продвижения потока по технологической структуре Взаимодействие функциональной структуры и потока определяют эффективность работы узла. Поэтому важно уяснить сущность этого взаимодействия, для чего необходимо абстрагироваться от многих

частностей и рассмотреть процесс взаимодействия с достаточно общих позиций.

При отлаженной технологии элементы структуры - каналы и бункера -имеют вполне определенные пропускные способности и емкости, конечно, для потока с заданными характеристиками. Совокупная пропускная способность узла Б будет зависеть от:

- пропускной способности каналов

- вместимости бункеров

- качества структуры

- характеристик потока (неравномерности, структуры и др.)

Совокупная емкость как свойство поглощать и порождать всплески потока является функцией емкости бункеров т.е. того, как они связаны в

структуру 8 и какими каналами ^у > характера потока X, а также развитости функций управления или величины динамических резервов Я, которые оно

создает:

(2)

Рационально построенная структура 8 обеспечивает заданную совокупную пропускную способность и требуемую емкость при наименьших затратах. Как правило, это предполагает максимизацию динамических резервов Я.

Задача ставится следующим образом:

(3)

определить

I 1 I

единичные затраты на развитие соответственно пропускной способности каналов и емкости бункеров, при ограничениях

п>в',д>д\ (4)

где О и 0 — заданные совокупные пропускные способности и емкости бункеров.

В диссертации раскрыты влияние И Я на Р И (2, а также

предложен аппарат для гармонизации укрупненной функциональной структуры узла.

С помощью разработанного в главе аппарата решаются следующие задачи.

Локальная гармонизация. Под локальной гармонизацией понимается согласование параметров смежных каналов и бункеров по критерию минимума затрат. При этом в элементарной цепочке каналов и бункеров пропускная способность сохраняется на прежнем уровне.

Глобальная гармонизация. Механизм гармонизации в этом случае представляет решение следующих задач.

а) Оптимизация структурной технологии. На схеме сети задаются связи адаптации, которые могут быть реально осуществлены за счет изменений в организации работы.

б) Оптимизация структуры. В этом случае строится сеть с реальными параметрами. Можно прибегнуть к искусственному приему: ввести два банка - пропускных способностей и емкостей. Связи адаптации от банков задаются только к тем элементам, которые реально можно усилить. При этом по

связям адаптации указываются временные задержки которые

соответствуют времени реконструкции соответствующего элемента, а также пропускные способности обозначающие предельно возможное по

реальным условиям усиление элемента. Могут быть заданы также начальные значения банков, отображающие общий инвестиционный ресурс на реконструкцию. Расчеты (при необходимости итеративные) позволяют получить динамическую (во времени) картину реконструкции узла с учетом потребностей и возможностей его усиления, затрат времени на реконструкцию по тому или иному элементу, а также минимизации

суммарных затрат. Окончательный выбор варианта требует «доводки» расчетов на имитационной модели.

В третьей главе «Разработка имитационной модели транспортного узла и ее использование при выборе эффективных управленческих решений» рассматриваются возможные подходы к оценке качества технологической структуры узла и ее совершенствованию с использованием аппарата имитационного моделирования.

Возможности известных моделей математически строгой оптимизации ограничены тем, что они могут опираться только на формализованные знания, то есть на величины, между которыми установлены достаточно строгие количественные зависимости. Но основную часть знаний о сложных транспортных системах, как известно, составляют знания опытного характера, или частично-формализованные.

Сравнительная характеристика существующих методов расчета при исследовании транспортных узлов представлена в таблице 1.

В исследованиях транспортных систем имеется определенный опыт применения имитационного моделирования. Первую модель для железнодорожного транспорта предложили профессора В.А Персианов и Н.С Усков. Система ИСТРА, разработанная проф. П.А. Козловым, позволяет строить и исследовать модели транспортных объектов практически любой размерности и сложности. Это универсальная модель, способная при идентификации (параметризации) настраиваться на любой объект заданного класса. Модель является иерархической и включает в себя два уровня, один из которых отображает непосредственно перевозочную работу, а другой -функции диспетчерского управления.

Оптимизация с использованием имитационных моделей представляет собой некоторую итерационную последовательность экспериментов. В диссертации показано, что избежать полного перебора вариантов позволяет специально разработанный метод ускорения процесса оптимизации - так

называемый «имитационным спуск», который задает последовательность имитационных экспериментов.

В этом случае модель строится так, чтобы оптимизируемый показатель (функционал) был пропорционален (прямо или обратно) суммарной величине задержек потока:

(5)

где Я, - стоимость единичной задержки из-за элемента Х1;

АгД/). задержка в операции из-за элемента X, в момент /. Стоимость единичной задержки определяет тип выполняемой операции (тип и число задерживаемых единиц подвижного состава, возможный ущерб производству и т.д.). Пусть на к-ом шаге расчета

задержки составили

- (

множество

суммарная задержка по операции

I

Соотнесем задержкам весовые коэффициенты Составим

преобразуем его в множество таким образом,

(6)

В этом случае коэффициент является средневзвешенной по операциям стоимостью единичной задержки из-за элемента Х1.

Д+1

Л*+1

Очередной шаг (эксперимент) делается в направлении Л с координатами:

Другими словами, параметры модели изменяются таким образом, чтобы в следующем шаге расчетов задержки предположительно

уменьшились пропорционально их величине на предыдущем шаге с учетом удельной стоимости. Величину шага определяет исследователь.

Итерации прекращаются, когда выполняется условие

где Дг - предельно допустимая суммарная задержка (задается исследователем).

В любой системе при заданных условиях существует такой уровень задержек, дальнейшее снижение которого практически невозможно. Это и будет считаться оптимумом.

Как показало исследование, чтобы сделать этот метод более доступным, необходимо автоматизировать процесс моделирования. Имитационная система в этом случае должна быть:

а) технологически «грамотной» - «знать» основные технологические процессы и уметь автоматически их строить для типичных структур транспортной сети;

б) хорошо информированной - хранить в памяти многочисленные временные и другие параметры работы узла, распределения входных потоков ит.д;

в) ориентированной на рядового пользователя - с уровнем знаний «на узнавание», а не «на воспроизведение», т.е. пользователь всегда должен получать грамотную подсказку, ему надо лишь подтвердить предложенное решение;

г) технологически настроенной - удобный пользователю вид «окон», язык общения, ритм смены образов на дисплее.

В диссертации рассмотрены принципы автоматизированного построения модели:

а) отображение структуры объекта;

Таблица 1

Методы диагностики транспортных узлов

\ Свойства Учет Отображение Учет Возможность Определение Результат

внутренней управления взаимодействия проведения «узких мест»

Метод структуры случайных процессов экспериментов

Графический + - о - +- 4

Аналитический детерминированный - о о - о 4-

Аналитический вероятностный - о + - - Т

Имитационное ++ ++ ++ + -н- 1

моделирование Т

Условные обозначения:

«+» - хорошо, «++» - очень хорошо, «+—» - недостаточно хорошо, «—» - плохо, «°» - нет, 4- - занижение потребности в развитии узла, Т - завышение потребности в развитии узла,

1" - максимально возможное приближение к реальным потребностям.

б) отображение технологического процесса;

в) автоматизированное построение маршрутов.

Таким образом, существует рациональный уровень (сумма) задержек и рациональное их распределение при которых суммарные

затраты на структуру и пропуск потоков будут минимальными (рис. 5).

Рациональный уровень задержки

Рис. 5. Зависимость суммарных затрат от уровня задержек Задача экономической оптимизации структуры узла ставится следующим образом.

Определить структуру узла, при которой суммарные затраты на создание сети каналов с необходимой пропускной способностью и бункеров с необходимой емкостью и затраты на пропуск потоков были бы минимальными. При этом должна обеспечиваться требуемая совокупная пропускная способность узла и его свойства преобразовывать входные ритмы

т и п п гл |:[ I [ гл> ■ /гвпиптвп Г\\'1 г 1 • г

ш»,(0с;+еь(<) го

¡11 II >11 II

при ограничениях

где - пропускная способность канала (ед. подв. состава/ед.врем); ql - вместимость бункера (ед. подв. состава); иу (?) - поток по каналу </у в момент / (ед. подв.сост.);

\/к\вк > в

- остаток подвижного состава в бункере в момент капитальные затраты на канал, приведенные к пропуску единицы потока в единицу времени;

капитальные затраты на бункер, приведенные к задержке единицы потока на единицу времени;

эксплуатационные затраты на пропуск единицы потока в канале

эксплуатационные затраты, связанные с задержкой единицы потока на единицу времени в бункере

вк - объемный показатель работы узла (прибыло, убыло и т.п.), полученный в эксперименте на модели;

- заданный уровень к-го объемного показателя. Блок-схема последовательности действий по построению рациональной структуры узла представлена на рис.6.

В четвертой главе «Экспериментальная проверка модели и оценка результатов моделирования»дается оценка работоспособности предлагаемой модели. В качестве объекта экспериментальной проверки рассматривается крупный узел на стыке железнодорожного и морского транспорта -Новороссийск, для которого разрабатывается проект этапной реконструкции. В таблице 2 приведены объемные показатели работы узла в условиях, близких к реальным, за 10 суток и определены среднесуточные показатели.

В экспериментах варьировалась неравномерность входного потока по следующим схемам.

Эксперимент 1: практически равномерное прибытие; Эксперимент 2: всплеск прибытия - 5 поездов с интервалом 10 минут, остальные равномерно.

чМ)

Рис. 6. Последовательность экспериментов на модели по поиску рациональной структуры узла

Эксперимент 3: два сгущения - 5 поездов и затем еще 6 поездов Результаты расчетов по указанным схемам приведены в приложениях 1-6.

12 3 эксперименты'

Рис. 7. Возрастание времени оборота вагонов в узле при увеличении неравномерности входного потока

Как показали эксперименты, модель улавливает сложное взаимодействие потока и структуры. Результаты моделирования позволяют сразу определить «узкие места» системы (табл. 3).

При этом разные подсистемы на сгущение потока реагируют по-разному (рис. 8).

«Узкие места» структуры в экспериментах практически не менялись, но величина задержек варьировалась значительно (рис. 9). Это говорит о том, 'как трудно предсказать реакцию структуры даже на простое увеличение неравномерности потока, не говоря уже об изменении величины и структуры потока одновременно.

В ходе экспериментов подтверждена возможность применения модели при оценке эффективности реконструктивных мероприятий и оптимизации функциональной структуры транспортных узлов. При этом критерии оптимизации функциональной структуры (схемы путевого развития с отлаженной технологией) при разных стратегиях (этапах развития узла) меняются.

Рис. 8. Изменение простоя вагонов во входных, выходных и грузовых

районах при увеличении неравномерности входного потока Разделение процесса оптимизации на этапы делает этот процесс более удобным и обозримым (рис. 10).

Таблица 2

Обработка вагонов и их простои

• . Показатель . Простой

Графически ■+■ вагонов - вагонов Среди

Ввгош в уме у s'/ S /j ' / у / у / у/ / / / 5 1 071 1 О 26 30:22

Гружены« вяговы в узле ' ' 1 043 1 029 17:57

Поромшм ваговы в уале \ 1 057 1 026 16:53

Вагоны в ВРИ г "■»■;;......... \ 185 204 13:06

Вагоны в ЦРП "../<!. Л 297 315 12:16

Вагоны а СРЗ ' № , ä 121 124 11:40

Порожни* мгоны в пцж* Нижний ^ ///у/ / s 1 055 1 026 11:20

Пораокмне вагоны в парке С '// у. 27 23 11:08

Вагоны в парке НвжШ ' -у/ ' ! 1 143 1 103 10:49

Вагоны в леском порту У ' & 137 144 10:19

Таблица 3 «Узкие места» структуры

Элемент' Г^афиески Суммарм. Средн. m

Д^епетчсрскв« лоюмотивы ✓✓ / / С г/ ""Ж 73:37 1:02

Путь вытяжной 47 пяркаЫнэкннй А 38:20 1:28

Группа стрелок 158 1 38:01 0:34

Группа стрелок 154 i 24:16 0:22

Путь выставочный Хчб парка Восточный *у ' / | 23:56 3:09

Брвгала прнемооерехшн в пц>ке Портовом 23:44 0:33

Путь вытяжной К»40 (205/207) * 23:32 0:32

Путь вытяжной 46 парквНккявй i 20:28 030

Путь 28 парка Нимсаяй Н 17:17 0:41

Группа стрелок 157 \ 15:20 0:23

12 3 эксперименты

Рис. 9. Изменение задержек в «узких местах» структуры при увеличении неравномерности потока Итак, если разброс задержек, полученных в эксперименте, велик, и значительна их общая сумма, то на первом этапе удобнее решать задачу выравниванием задержек (правая сторона графика).

Рис. 10. Этапы оптимизации на имитационной модели. Критерием будет условие

(9)

т.е. уменьшение дисперсии задержек.

На этом этапе инструментальным приемом будет «имитационный спуск». Однако слишком большое уменьшение задержек потребует

неоправданно больших резервов пропускной способности каналов. В этом случае критерий меняется: минимум затрат на структуру и переработку потоков.

Таким образом, аппарат имитационного моделирования предоставляет большие возможности для выбора рациональных управленческих решений в области совершенствования структуры и технологии транспортных узлов с широким варьированием экспериментальных ситуаций. Однако методология и механизмы использования этого аппарата должны отрабатываться в конкретной планово-проектной практике.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Экономическая наука уделяла и продолжает уделять большое внимание оценке эффективности различных управленческих решений. Однако совершенствование расчетных методов обоснования проектно-плановых решений на транспорте все еще не привело к созданию общей методической базы, в полной мере отвечающей реальным условиям функционирования транспортных систем. Существующим подходам к решению этой важной научной и практической задачи свойственны не только частные, второстепенные, но и принципиальные недостатки - принципиальные в том смысле, что они не могут быть устранены введением какого-либо коэффициента или каким бы то ни было формальным приемом.

В диссертации разработаны методология и инструментарий количественной оценки качества управленческих решений проектно-планового характера применительно к транспортным узлам.

Выполненное исследование позволяет сделать следующие выводы и предложения.

1. При построении рациональной структуры любого транспортного узла необходимо учитывать его двойственную сущность: с одной стороны, разветвленного канала для пропуска транспортных потоков, с другой — своеобразного демпфера (бункера), сглаживающего неравномерность входного и выходного потоков.

2. Оптимизационные расчеты должны учитывать взаимодействие элементов и подсистем, отображать взаимосвязь и взаимовлияние параметров локальной и глобальной гармонизации структуры узла.

3. Аппарат обоснования рациональной структуры узла, когда заданные свойства по пропуску потоков и по преобразованию их ритмов осуществляются с минимальными структурными затратами, должен наделять узел свойством адаптации к изменяющимся эксплуатационным условиям. При этом статические резервы по пропуску потоков должны замещаться динамическими. Последние обеспечивают более высокую степень экономической устойчивости узла - как производственной системы и технологической гибкости - как регулятора в логистической цепочке «производство - транспорт - потребление».

4. Разработанные алгоритм и компьютерная программа имитационного моделирования позволяют на новой научно-методологической базе решать широкий спектр задач, связанных с выбором эффективных управленческих решений для объектов сетевого характера различной сложности.

5. Экспериментальная проверка модели подтвердила ее работоспособность с получением многомерных информационных массивов, которые необходимы для всесторонней, полной, а поэтому и более объективной оценки проектов и программ развития транспортных узлов.

6. Имитационная модель позволяет оценить количественно и отобразить графически процесс взаимодействия потока и структуры. Экспериментами на модели транспортного узла Новороссийск убедительно показаны возможности учесть такие свойства реальных объектов сетевого характера, как многоэлементность, нелинейность, наличие обратных связей и другие.

7. «Узкие места» структуры и технологии при изменении динамики входных потоков оказываются плавающими, что необходимо учитывать при поэтапном развитии транспортных узлов.

8. Практически любое структурно-функциональное изменение отражается на показателях работы узла в целом и на его отдельных подсистемах. Модель фиксирует эти изменения, что позволяет с достаточной точностью осуществлять выбор управленческих решений по методу «затраты - эффективность».

9. Механизм этапной оптимизации структуры и технологии работы узла со сменой критериев при переходе от одного этапа к другому, экспериментально раскрытый на примере порта Новороссийск, целесообразно использовать при решении аналогичных задач на более крупных полигонах транспортной сети - железная дорога, водный бассейн и другие.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах автора:

1. Козлова В.П. Транспортные узлы: основные этапы развития и их роль в транспортной системе России. // Вестник транспорта, 2005 г., № 11, 0,7 печ.л.

2. Курбатова А.В., Козлова В.П. Актуальные задачи научно-методического обеспечения проектов и программ развития транспорта. / Материалы Байкальского экономического форума, Иркутск, 2005 г., 0,6 печ.л.

3. Козлова В.П. Повышение качества экономических обоснований при развитии транспортных узлов. // Бюллетень транспортной информации., 2005 г., № 3,0,4 печ.л.

4. Козлова В.П. Транспортный узел как объект теории организации. // Транспорт: наука, техника, управление., Москва, ВИНИТИ, РАН. 2005 г, № 2,1,5 печ.л.

5. Козлов П.А., Козлова В.П. Оптимизацтя функциональной структуры транспортного узла. // Наука и техника транспорта, Москва, 2005 г.,№1,№2, 1,5печ.л.

Козлова Валерия Петровна

Поиск эффективных управленческих решений в транспортных сетях (на примере узловых пунктов путей сообщения)

Автореферат на соискание

ученой степени кандидата экономических наук

Формат 60x84/16. Объем 1,69. Тир. 100 Зак. 1400 Бумага писчая №0 ВНИИАС

109029, г. Москва, ул. Рабочая, д.78

1455

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Козлова, Валерия Петровна

Введение!.

Глава 1. Анализ существующих подходов к решению задачи в научных исследованиях, практике проектирования транспортных узлов и планировании их работы.

1.1. Вопросы развития и организации транспортных узлов в разработках отечественных ученых, трудах исследовательских и проектных организаций.

1.2. Опыт решения задачи в странах с развитой рыночной экономикой.

1.3. Основные задачи научно-методического обеспечения проектов и программ развития транспортной системы.

1.4. Выводы.

Глава 2. Транспортный узел как объект теории организации.

2.1. Двойственная функция узла.

2.2 Продвижение потока по функциональной структуре.

2.3. Принципы гармонизации.

2.4. Взаимодействие элементов в узле.

2.5. Управление, как источник динамических резервов.

2.6. Сущность взаимодействия подсистем.

2.7. Построение гармоничной функциональной структуры.

2.8. Локальная гармонизация.

2.9. Глобальная гармонизация.

2.10 Выводы.

Глава 3. Разработка имитационной модели транспортного узла и ее использование при выборе эффективных управленческих решений.

3.1. Возможные подходы к количественной оценке производственных показателей транспортного узла.

3.2. Имитационная система ИСТРА и ее использование при оптимизации транспортных узлов.

3.3. Поиск рациональных структурных и технологических управленческих решений с помощью системы ИСТРА.

3.4. Рекомендации по решению практических задач.

3.5. Выводы.

Глава 4. Экспериментальная проверка модели и оценка результатов моделирования.

4.1. Архитектура системы и исходная информация.

4.2. Показатели качества структуры и технологии работы узла по результатам моделирования.

4.3. Результаты исследования взаимодействия потока и структуры.

4.4. Оценка эффективности некоторых реконструкционных мероприятий.

4.5. Возможности оптимизации функциональной структуры узла на имитационной модели.

4.6 Выводы.

Диссертация: введение по экономике, на тему "Поиск эффективных управленческих решений в транспортных сетях"

Реализация одобренной правительством Российской Федерации транспортной стратегии и ранее принятой «Программы модернизации транспортной системы России» требует повышения эффективности научных исследований и приближения их к потребностям практики. Решение этой задачи невозможно без координации усилий ученых и инженерно-технических работников, научно-исследовательских и проектных институтов, вузов. Первостепенное значение имеет научно-экономическое обеспечение проблемы формирования ETC как организованной совокупности видов транспорта в условиях рыночной экономики. В углубленной научной проработке нуждаются такие экономические вопросы общесетевого характера, как выявление типических черт и свойств рыночной ETC, анализ возможных подходов к более полному учету транспортных издержек, доходов и прибыли предприятий, оптимизации планово-проектных решений, унификации показателей затрат и другие.

В рамках этой глобальной общетранспортной проблемы существует много частных, но тем не менее исключительно важных задач научно-практического характера. В числе этих задач особое место занимают повышение эффективности проектно-плановых решений в транспортных сетях. Такие задачи часто возникают при экономическом обосновании проектов и программ, выборе рациональных решений при управлении транспортными потоками, при решении других управленческих задач. Экономистам и работникам проектных организаций приходится иметь дело не с бесструктурными, «точечными» объектами, а с сетями различной сложности независимо от того, идет ли речь об общесетевом, региональном или субрегиональном уровнях.

Законченную транспортную продукцию по основной деятельности также дают не точечные, а сетевые структуры - участки и направления автомобильных и железных дорог, внутренних водных путей, т.е. значительные по протяженности полигоны транспортной сети. Если тоннокилометровую работу подвижного состава суммировать можно, то, скажем, пропускные способности (в поездах, вагонах, тоннах) по участкам, ® направлениям и полигонам транспортной сети этого делать нельзя.

Принятие рациональных решений в области развития инфраструктуры, при выборе решений технологического, организационно-управленческого и другого характера требует детального рассмотрения и изучения свойств транспортных сетей - вообще и применительно к узловым пунктам транспортной сети (узлам) - в частности. Взаимодействие элементов инфраструктуры между собой, технологией перевозочного процесса и транспортными потоками во многом определяет экономическую эффективность работы транспортной сети и её узловых пунктов. Только рационально построенная функциональная структура - не просто схема коммуникаций, а система (инфраструктура + технология + грузопотоки), наполненная функциональным содержанием, даст возможность эффективно # использовать производственные мощности не только транспорта, но и смежных отраслей экономики. Без учёта этого обстоятельства нельзя объективно оценить экономическую эффективность инвестиционной деятельности.

Под развитием транспортного узла понимается изменение его структуры (схемы) и технологии работы. Тесная структурная и технологическая связность требует рассмотрения узла как целостного производственно-технологического комплекса с системными свойствами, в котором внутренние связи и зависимости, как правило, нелинейны и последствия взаимодействия элементов трудно предсказуемы. Для получения достаточно точных параметров эффективности работы узла нужно построить и использовать в технико-экономических расчётах его имитационную Ф модель. Для этого необходимо разработать принципы и методы построения такого рода моделей с тем, чтобы количественно оценить влияние структуры, технологии и организации грузопотоков на показатели функционирования транспортного узла практически любой сложности. При этом важно учитывать назначение узла не только как перерабатывающего терминала, но и как некоторого демпфера - сопрягающего звена в цепях взаимодействия элементов системы. Если система недостаточно к этому подготовлена, то нарушается технология; перевозочный процесс, состоящий из отдельных операций, становится нерациональным, возникают неоправданно большие межоперационные задержки, и экономическая эффективность работы узловых пунктов транспортной сети, а, следовательно, и перевозочного процесса в целом снижается.

Вопросам рациональной эксплуатации, проектирования и развития транспортных узлов всегда уделялось большое внимание. Исследования по железнодорожным станциям и узлам, например, выделялись в самостоятельную область знаний о транспорте со своей внутренней спецификой и дифференциацией (направления планировочно-схемное, расчетно-конструкторское и технико-экономическое). Советская школа станционников была наиболее крупной и авторитетной, а имена ее основоположников - В.Н. Образцова, С.В. Земблинова, В.А. Никитина, С.П. Бузанова, П.В. Бартенева, И.Г. Тихомирова, К.Ю. Скалова, Н.Г. Ющенко, A.M. Долаберидзе и их учеников известны не только в нашей стране, но и за рубежом. Однако в области научных исследований предстоит сделать еще очень многое.

Преимущественно поэлементное рассмотрение отдельных звеньев транспорта, вытекавшее из всей обстановки прошлого периода, позволяло выявлять немалые резервы улучшения работы, скрывавшиеся в каждом звене перевозочного процесса. Но в то же время такой подход неизбежно приводит к преувеличению роли элементов в комплексе взаимодействующих устройств, к недооценке того положения, что оптимальной должна быть организация целых транспортных комплексов и что, несмотря на оптимальное функционирование каждого отдельно взятого элемента, система в целом нередко оказывалась несогласованной и не обеспечивалась наиболее эффективная ее работа.

По мере нарастания интенсивности перевозок и усиления взаимодействия между различными видами и элементами транспорта в исследовательской работе на первое место вполне закономерно выдвинулся комплекс проблем, связанных с развитием единой транспортной системы страны, в том числе ряд важных научных задач в области развития в узловых пунктов транспортной сети.

Диссертация: заключение по теме "Экономика и управление народным хозяйством: теория управления экономическими системами; макроэкономика; экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами; управление инновациями; региональная экономика; логистика; экономика труда", Козлова, Валерия Петровна

4.6. Выводы

1. Разработан алгоритм и компьютерная программа имитационного моделирования позволяют на новой научно-методологической базе решать широкий спектр задач, связанных с выбором эффективных управленческих решений для объектов сетевого характера.

2. Экспериментальная проверка модели подтвердила ее работоспособность с получением многомерных информационных массивов, которые необходимы для всесторонней, полной, а поэтому и более объективной оценки проектов и программ развития транспортных узлов.

3. Имитационная модель позволяет оценить количественно и графически отобразить процесс взаимодействия потока и структуры. Экспериментами на модели транспортного узла Новороссийск убедительно показаны возможности учесть такие свойства реальных объектов сетевого характера, как многоэлементность, нелинейность, наличие обратных связей и другие.

Узкие места» структуры и технологии при изменении ритма входных потоков оказываются плавающими, что необходимо учитывать при поэтапном развитии транспортных узлов.

Практически любое структурно-функциональное изменение отражается на показателях работы узла в целом и на его отдельных подсистемах. Модель фиксирует эти изменения, что позволяет с достаточной точностью осуществлять выбор управленческих решений по методу «затраты - эффективность».

Экспериментально раскрыт механизм этапной оптимизации структуры и технологии работы узла со сменой критериев при переходе от одного этапа к другому.

Заключение

Экономическая наука уделяла и продолжает уделять большое внимание оценке эффективности различных управленческих решений. Однако совершенствование расчетных методов обоснования проектно-плановых решений на транспорте все еще не привело к созданию общей методической базы, в полной мере отвечающей реальным условиям функционирования транспортных систем. Существующим подходам к решению этой важной научной и практической задачи свойственны не только частные, второстепенные, но и принципиальные недостатки - принципиальные в том смысле, что они не могут быть устранены введением какого-либо коэффициента или каким бы то ни было формальным приемом.

Часто совершенствование экономической теории осуществляется по «политэкономическому» пути: дискутируются вопросы о методах дисконтирования затрат, о месте и роли показателя приведенных затрат, о соотношении нормативов эффективности и т.п. При этом забывается, что один из главных недостатков - невыполнение требований системного подхода к явлениям экономической жизни, и это нередко искажает величину экономических оценок. В сфере транспорта, характеризующегося значительной взаимозависимостью составляющих транспортную систему элементов, это особенно ощутимо.

В этой связи наиболее перспективным направлением повышения достоверности расчетов эффективности управленческих решений представляется проведение таких расчетов на базе имитационного моделирования работы транспортных объектов на ЭВМ. Следует при этом отметить, что проблема взаимодействия элементов и процессов, учета нелинейности затрат и эффекта — это не чисто транспортная проблема. Процессы специализации и кооперации производства и происходящее по этим причинам усиление взаимозависимости его составных частей обусловливает необходимость постановки расчетов экономической эффективности на динамическую основу во всем народном хозяйстве.

Наряду с совершенствованием научно-методических основ оценки эффективности проектов и программ важно разработать и грамотно обосновать систему мероприятий по улучшению техники и технологии перевозок, повышению качества управления и организации перевозочного процесса. Эти и другие вопросы должны решаться одновременно и в тесной взаимной связи.

Устранение имеющихся недостатков в методах обоснования эффективных управленческих решений, в методологии оценки эффективности вариантов хозяйственных решений (а на ней по существу и основывается оценка эффективности ETC) потребует немало времени и больших коллективных усилий работников НИИ, проектных организаций, вузовской науки и транспортных ведомств. Рекомендации данной работы следует рассматривать как первую попытку улучшения существующих методик и на этой основе более полной оценки действительной эффективности работы транспорта.

Экономические реформы нацеливают экономику страны на интенсивный путь развития, обусловливают ориентацию управленческих решений по транспортному обслуживанию населения, предприятий, строек и организаций на максимальную экономию затрат общественного труда и показатели оценки эффективности функционирования транспорта, которые тесно связаны с конечным общественным эффектом.

Однако сложившаяся в стране практика оценки эффективности работы транспорта, как было показано выше, ориентированна преимущественно на получение частичного, «своего» эффекта и не учитывает региональных особенностей и условий развития и функционирования различных видов транспорта в составе ETC и обслуживаемых отраслей материального производства. Несистемный подход, обоснование материального наполнения, его структур и технологии работы транспортных объектов приводит к несогласованному развитию и функционированию различных видов транспорта общего и необщего пользования и обслуживаемого производства.

Развитие и функционирование предприятий различных видов транспорта на современном этапе происходят в условиях непрерывного возрастания масштабов и усложнения структуры общественного производства. Одновременно с увеличением потребности в транспорте в количественном отношении возрастают требования к повышению эффективности его функционирования и качества транспортного обслуживания населения и производства. Несмотря на огромные транспортные затраты, транспорт не в полной мере удовлетворяет потребности страны. Нарушение транспортом условий регулярности перевозок, срочности доставки, сохранности перевозимых грузов и других показателей качества транспортного обслуживания наносит народному хозяйству огромный ущерб, оцениваемый десятками миллиардов рублей в год. Этот ущерб в основном относится на производственные издержки промышленных предприятий. Он включает в себя излишние затраты живого и овеществленного труда (в форме различных средств транспортирования, механизации погрузочно-разгрузочных работ, складских помещений и устройств). Выполняются ненужные дополнительные перемещения грузов при их вынужденном складировании. Возникают потери сырья в результате его измельчения, действия атмосферных осадков и нарушения условий хранения. Происходят потери готовой продукции за счет снижения объемов выпуска и ухудшения ее качества. Загрязняется среда обитания. Недостатки транспортного обслуживания вынуждают промышленные предприятия иметь сверхнормативные запасы сырья и материалов на десятки миллиардов рублей.

Основным показателем эффективности взаимодействия различных сфер и видов транспорта между собой и с обслуживаемой клиентурой десятилетиями считался оборот вагонов МПС. Стремление любой ценой обеспечить выполнение норм оборота вагонов в транспортных узлах и на подъездных путях промышленных предприятий привело к такому способу их транспортного обслуживания, при котором главное внимание сосредотачивалось на скорейшем освобождении вагонов от груза, а на скорейшей, наиболее экономичной и без потерь доставке грузов до производственных агрегатов. До них грузы после получения от транспортной организации, как правило, дополнительно перемещается собственными транспортными средствами обслуживаемых предприятий, строек и организаций. Такое перемещение часто сопровождается многократными дополнительными перегрузками грузов - от 3 до 7 раз. По этой причине промышленные предприятия содержат значительный дополнительный штат вспомогательного транспортного персонала и приобретают дополнительные технические средства для выполнения транспортных и складских операций.

Наряду с дополнительными затратами материально-трудовых ресурсов, подобная организация взаимодействия и существующий способ оценки ее эффективности сопровождаются значительными потерями грузов или их порчей вследствие боя, измельчения, выветривания и т.п. Все это в конечном итоге приводит к возрастанию доли транспортных затрат в стоимости готовой продукции, достигающей в настоящее время около 25 - 30 %, к сокращению объемов выпуска товаров и к замедлению темпов роста производительности общественного труда.

В условиях рыночной экономики разработка научно-методических основ оценки эффективности транспорта должна производиться с учетом требований, вытекающих из действия объективных экономических законов -и не только закона стоимости, но и закона планомерного и пропорционального развития. Оптимальность вне связи с планомерностью и пропорциональностью, как показало наше исследование, остается абстрактным понятием, не отражающим динамику развития реальных производственных систем.

Общая направленность развития ETC, цели и задачи ее функционирования должны определяться интересами экономики и населения страны, направленными на обеспечение благополучия и благосостояния народа. Из действия объективных экономических законов вытекает требование положительного воздействия транспорта на экономию затрат общественного труда в процессе транспортного обслуживания предприятий, строек и организаций, соблюдения зависящих от транспорта условий сохранения среды обитания и других специальных требований. Указанные требования наиболее эффективно могут быть реализованы при проведении единой инвестиционной, кадровой, технической и технологической политики в составе ETC на всех видах обеих сфер транспорта — общего и необщего пользования.

Разработанная в диссертации методология имитационного моделирования на примере транспортных узлов может быть успешно использована при исследовании и оптимизации транспортных структур на крупных полигонах и направлениях транспортной сети.