«УПРАВЛЕНИЕ ИНТЕРАКТИВНОЙ ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИЕЙ В ЕДИНОМ ИНФОРМАЦИОННОМ ПРОСТРАНСТВЕ ПОСРЕДНИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТНОГО ОПЕРАТОРА ...»

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования "Самарский государственный

аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева

(национальный исследовательский университет)"

На правах рукописи

ПЕЙСАХОВИЧ Даниил Григорьевич

УПРАВЛЕНИЕ ИНТЕРАКТИВНОЙ

ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИЕЙ В ЕДИНОМ

ИНФОРМАЦИОННОМ ПРОСТРАНСТВЕ

ПОСРЕДНИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТНОГО ОПЕРАТОРА

05.13.10 – Управление в социальных и экономических системах диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара – Оглавление Введение

Анализ процессов взаимодействия и управления распределением ресурсов в транспортной логистике

1.1 Классификация логистических операторов

1.2 Особенности деятельности посреднического оператора............... 1.3 Анализ сходных задач и методов их решения

1.4 Расширение задачи о назначениях транспортных ресурсов.......... 1.5 Современные примеры информационных систем посреднических транспортных операторов

Модель интерактивной диспетчеризации посреднического транспортного логистического оператора

2.1 Оценка деятельности посреднического оператора

2.2 Модель интерактивной диспетчеризации, как система массового обслуживания

2.3 Метод интерактивной диспетчеризации

2.4 Расширение модели интерактивной диспетчеризации с учётом географической информации

2.5 Оверлейная сеть

2.6 Модель SaaS

2.7 Анализ вариантов приложения метода интерактивной диспетчеризации

Алгоритм формирования частных представлений

3.1 Базовый алгоритм формирования начальных оверлейных представлений

3.2 Расширенный алгоритм формирования начальных оверлейных представлений

3.3 Алгоритмы реагирования на поступающие события

Алгоритмы формирования групповых оверлейных представлений..... 4.1 Лимитирующий алгоритм

4.2 Разделительный алгоритм

Исследование метода и алгоритмов

5.1 Реализация имитационной модели

5.2 Общие условия проведения экспериментов

5.3 Вспомогательный псевдодирективный алгоритм

5.4 Эксперимент с переменным количеством вершин

5.5 Эксперимент с переменным количеством акторов

5.6 Эксперимент с переменной производительностью вершин........ 5.7 Эксперимент с отдельными оверлейными сетями

5.8 Внедрение результатов

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

Приложение А. Псевдокод базового алгоритма первоначального формирования частных оверлейных представлений

Приложение Б. Псевдокод расширенного алгоритма первоначального формирования частных оверлейных представлений

Приложение В. Псевдокод алгоритмов обработки событий для формирования частных оверлейных представлений

Приложение Г. Акт о внедрении результатов диссертационной работы в ООО «НПК «Разумные решения»

Приложение Д. Акт о внедрении результатов диссертационной работы в ООО «НПК «Сетецентрические Платформы»

Приложение Е. Акт об использовании результатов диссертационной работы в учебном процессе СГАУ

Введение Актуальность темы Современное развитие информационно-коммуникационных технологий позволяет существенно повысить качество планирования и контроля исполнения заказов на перевозку грузов наземным транспортом. Оснащение водителей грузовых транспортных средств устройствами спутниковой навигации и терминалами с выходом в Интернет обеспечивает техническую возможность информационного взаимодействия с диспетчерами в режиме реального времени, что определяет новые требования к интеллектуальным системам планирования транспортных с учетом человеческого фактора.

В настоящее время в транспортной логистике становится популярной концепция посреднического транспортного оператора (Fifth Party Logistics, 5PL), суть которой состоит в организации логистического аутсорсинга за счет использования глобального информационного пространства. Деятельность 5PL посреднического транспортного оператора основана на использовании комплекса современных информационно-коммуникационных технологий, которые позволяют вести базу данных грузоотправителей, грузополучателей и транспортных компаний, осуществлять планирование перевозок, диспетчеризацию и мониторинг исполнения заказов. Таким образом, 5PL оператор управляет в основном потоками информации о заказах, ресурсах, планах и фактическом состоянии транспортной сети.

Теоретическую основу исследования составляют современные научные работы в области системного анализа и управления сложными организационно-техническими системами таких ученых, как В.Н. Бурков, В.А. Виттих, Д.А. Губанов, В.Г. Засканов, Б.Г. Ильясов, И.А. Каляев, Н.А. Коргин, В.В.

Кульба, В.В. Липаев, Д.А. Новиков, Э.А. Трахтенгерц. Вопросам экономики посреднических организаций посвящены работы Д.В. Черновой, С.В. Токманева, A. Hickson, B. Wirth, G. Morales.

Так как проблема распределения сторонних транспортных ресурсов представляется недостаточно проработанной, то задача разработки новых методов, основанных на информационном управлении виртуальным взаимодействием контрагентов в едином информационном пространстве, является актуальной.

Целью работы является повышение эффективности деятельности посреднического транспортного оператора за счет организации интерактивной диспетчеризации сторонних ресурсов в едином информационном пространстве с учётом особенностей управления привлечёнными исполнителями.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1. Выявить структуру системы взаимодействия участников цепи поставок транспортной логистики в едином информационном пространстве.

2. Разработать модель интерактивной диспетчеризации в едином информационном пространстве посреднического транспортного оператора.

3. Поставить и решить задачу интерактивной диспетчеризации ресурсов посреднического транспортного оператора с учетом человеческого фактора.

4. Реализовать автоматизированную систему управления ресурсами посреднического транспортного оператора и исследовать предложенные алгоритмы средствами имитационного моделирования.

Объектом исследования является единое информационное пространство посреднического транспортного оператора.

Предметом исследования являются процессы взаимодействия участников логистической цепи поставок в едином информационном пространстве посреднического транспортного оператора.

Методы исследования. В работе использовались методы управления сложными организационно-техническими системами, системного анализа и теории автоматического управления, методы объектно-ориентированного проектирования и моделирования информационных систем.

Диссертация выполнена в соответствии с требованиями специальности 05.13.10 – Управление в социальных и экономических системах. Области исследования:

3 – Разработка моделей описания и оценок эффективности решения задач управления и принятия решений в социальных и экономических системах, 9 – Разработка проблемно-ориентированных систем управления, принятия решений и оптимизации экономических и социальных систем, 10 – Разработка методов и алгоритмов интеллектуальной поддержки принятия управленческих решений в экономических и социальных системах, 12 – Разработка новых информационных технологий в решении задач управления и принятия решений в социальных и экономических системах.

Научная новизна работы. Научная новизна работы характеризуется следующими результатами:

1. Разработана модель интерактивной диспетчеризации сторонних ресурсов посреднического транспортного оператора и оценки его эффективности, отличающаяся от существующих моделей тем, что позволяет отразить основные особенности взаимодействия между независимыми участниками логистической цепи поставок в едином информационном пространстве с учётом свободы действий исполнителей и заказчиков.

2. Предложен метод интерактивной диспетчеризации, основанный на формировании оверлейных сетей, которые впервые использованы для информационного управления взаимодействием лиц, принимающих решения по управлению ресурсами в транспортной логистике.

3. Разработаны алгоритмы формирования частных и групповых оверлейных представлений, реализующие предложенный метод интерактивной диспетчеризации в транспортной логистике.

Практическая значимость 1. Алгоритмы интерактивной диспетчеризации позволяет реализовать управление распределением транспортных ресурсов в едином информационном пространстве в условиях неполноты и неопределенности информации, сопутствующих деятельности посреднического логистического транспортного оператора.

2. Разработанная автоматизированная система управления распределением ресурсов позволяет создать единое информационное пространство, в котором обеспечивается эффективное взаимодействие между участниками логистической цепи поставок в транспортной логистике.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Модель и оценки эффективности интерактивной диспетчеризации посреднического транспортного логистического оператора.

2. Метод интерактивной диспетчеризации, основанный на формировании оверлейных сетей.

3. Алгоритмы формирования частных и групповых оверлейных представлений, реализующие информационное управление распределением транспортных ресурсов.

4. Автоматизированная система управления, принятия решений и оптимизации транспортных ресурсов, основанная на реализации оверлейных сетей, и результаты построения единого информационного пространства посреднического транспортного оператора.

Реализация и внедрение научно-технических результатов работы.

Разработанные модели и алгоритмы внедрены в НПК «Разумные решения», НПК «Сетецентрические платформы» и были использованы для разработки ряда программных решений в транспортной логистике, внедрены в учебный процесс Самарского государственного аэрокосмического университета им. С.П. Королева (национального исследовательского университета).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на международном симпозиуме «Надежность и качество»

(Пенза, 2012, 2013), международной конференции «Современные проблемы информатизации» (Воронеж, 2013), международной конференции АТМ- (Саратов, 2013), конференции с международным участием «Перспективные информационные технологии» (Самара, 2012, 2013), конференции «Информационные технологии в управлении» (Санкт-Петербург, 2012).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 печатных научных работ, в том числе 6 статей в изданиях, входящих в «Перечень ВАК».

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 разделов, заключения, библиографического списка из 101 наименования и перечня приложений из 6 наименований. Она содержит 150 страниц основного текста, включая 58 рисунков и 5 таблиц.

Анализ процессов взаимодействия и управления распределением Транспортная логистика – одна из наиболее значимых и сложных сфер хозяйственной деятельности человечества. Её роль в торговле и промышленности в течение последних 50 лет непрерывно растёт как по масштабам, так и по своему стратегическому значению [1]. Основной функцией транспортной логистики является транспортировка – перемещение продукции и/или ресурсов транспортным средством.

Под транспортно-логистической системой понимается совокупность потребителей и производителей услуг, а также используемые для их оказания системы управления, транспортные средства, пути сообщения, сооружения и иное имущество. Другими словами, транспортно-логистическая система – совокупность объектов и субъектов транспортной и логистической инфраструктуры вместе с материальными, финансовыми и информационными потоками между ними, выполняющая функции транспортировки, хранения, распределения товаров, а также информационного и правового сопровождения товарных потоков. Чтобы транспортно-логистическая система могла четко функционировать, требуется соответствующая инфраструктура. Процессы перемещения товаров, складирования и хранения и сопровождающие их информационные потоки требуют определённых технических средств. Эти средства составляют инфраструктуру логистики, а их взаимосвязи создают логистическую систему. Инфраструктура должна обеспечивать чёткое и бесперебойное выполнение всех логистических функций.

В состав инфраструктуры транспортной логистики входят:

транспортные пути всех видов транспорта, в том числе трубопроводного, а также транспортные узлы, а именно морские, речные и авиационные порты, контейнерные терминалы, железнодорожные перегрузочные и сортировочные станции, терминалы комбинированного транспорта;

здания и постройки, позволяющие осуществлять складирование и хранение, вместе с их техническим оснащением, позволяющим осуществлять манипуляции с грузами и реализовывать основные функции, например, комплектацию, декомплектацию и упаковку, а также покрытие пола, погрузочно-разгрузочные фронты, рампы;

элементы узловой инфраструктуры логистики, такие как распределительные центры, центры логистических услуг, транспортно-складские объекты;

устройства и средства переработки и передачи информации вместе с соответствующим программным обеспечением.

Сложность транспортной логистики определяется широким спектром решаемых задач. Можно описать наиболее общие задачи:

выбор типа транспортного средства;

выбор вида транспортного средства;

совместное планирование транспортных процессов со складскими и производственными операциями;

совместное планирование транспортных процессов на различных видах транспорта;

обеспечение технологического единства транспортно-складского процесса;

определение рациональных маршрутов поставки.

Одной из наиболее популярных и применимых классификаций логистических операторов является разделение нескольких уровней абстракции предоставляемых услуг, то есть, степеней логистического аутсорсинга [2].

Аутсорсинг логистических функций и бизнес-процессов состоит в использовании для реализации логистической деятельности компании услуг внешней организации – логистического аутсорсера или провайдера (оператора) (см.

Рисунок 1).

Рисунок 1 – Вариант применения аутсорсинга логистических функций Логистические операторы – это специализированные коммерческие организации, выполняющие отдельные операции или комплексные логистические функции (складирование, транспортировка, управление заказами, физическое распределение и пр.), а так же осуществляющие интегрированное управление логистическими цепочками организации-заказчика.

Организация-заказчик имеет возможность отдать под контроль провайдера сразу все логистические операции, а так же консалтинг, выполнение необходимых экспертиз, внедрение информационных систем и пр. Как правило, логистическими провайдерами высокого уровня накоплен богатый опыт логистического управления, в этих компаниях работает квалифицированный персонал и имеется развитая инфраструктура.

С точки зрения уровня абстракции предоставляемых услуг на современном этапе развития транспортной логистики наиболее популярна [1, 2, 3] следующая классификация логистических операторов:

1PL – автономная логистика, в которой все необходимые операции (складирование, транспортировка и т.д.) выполняет грузовладелец. То есть, грузовладелец осуществляет доставку своих грузов своим парком ресурсов. Примером такой организации может служить ЗАО «Тандер»

[4]. Такая стратегия транспортировки обычно используется только крупными торговыми и промышленными сетями;

2PL – специализированные транспортные компании – перевозчики. С точки зрения владельца груза, предполагает привлечение сторонней организации для транспортировки. 2PL – Традиционный набор услуг по транспортировке и управлению складскими помещениями. Кроме непосредственно транспортных компаний, 2PL операторы могут являться экспедиторами, таможенными агентами, страховыми компаниями, складами и грузовыми терминалами [2]. Примерами крупных 2PL операторов могут служить Maersk [5], Air France KLM [6], MSC [7] и другие.

3PL – предоставление логистических услуг, выходящих за пределы простой транспортировки товаров. В этот перечень, например, входят складирование, перегрузка, дополнительные услуги со значительной добавленной стоимостью, а также использование субподрядчиков (контрактная логистика). Примерами 3PL операторов могут служить Kuehne&Nagel [8], DHL [9] и другие.

4PL – решает задачи формирования цепи поставок, планирования, управления и контроля процессов с использованием как своих, так и сторонних ресурсов (в том числе и сторонних 3PL-операторов). Таким образом, оператор уровня 4PL предоставляет в первую очередь услуги консалтинга в сфере транспортной логистики. Примерами 4PL операторов могут служить FedEx [10], Barloworld Logistics [11], BMT Hi-Q Sigma [12] и другие.

Упрощённое определение этой классификации дано в [13]:

1PL – аналогия с почтовыми службами;

2PL – аналогия со службами складирования;

3PL – система полного цикла доставки и хранения [14];

4PL – система полного цикла доставки и хранения для нескольких компаний [15].

Современные программные сервисы, предназначенные для планирования и управления транспортом, основываются на широком использовании последних разработок в области информационно-коммуникационных технологий, геоинформационных систем, средств спутниковой навигации и других разработок, позволяющих построить единое информационное пространство в транспортной логистике [16]. При этом основная цель этих сервисов состоит в оптимизации расходов и повышении качества логистических услуг для грузоотправителей, грузополучателей и транспортно-экспедиционных компаний.

Развитие информационно-коммуникационных технологий позволяет существенно повысить точность планирования и контроля исполнения заказов на перевозку грузов наземным транспортом. Оснащение водителей грузовых транспортных средств устройствами спутниковой навигации и терминалами с выходом в Интернет обеспечивает техническую возможность информационного взаимодействия с диспетчерами в режиме реального времени, что определяет новые требования к интеллектуальным системам планирования транспортных ресурсов. В связи с этим в последнее время растет популярность открытых порталов, предоставляющих услуги, как транспортным компаниям, так и экспедиторам, по получению, планированию и диспетчеризации перевозок. Эти порталы реализуются с помощью программных платформ, которые функционируют по принципу SAAS (Software as a service), что делает их открытыми и доступными для небольших транспортных компаний и отдельных водителей, которые за сравнительно малую плату получают доступ в единое информационное пространство международного уровня [17].

Наименование 5PL (Fifth Party Logistics) дается по аналогии с услугами 3PL и 4PL [1, 2, 3] и определяет существенное отличие от них. У такой компании может не быть собственных материальных или финансовых ресурсов, а услуги по организации перевозок оказываются путем накопления и обработки информации об участниках рынка и построения для них оптимальных логистических цепочек. Деятельность 5PL провайдера (оператора) основана на использовании комплекса современных информационнокоммуникационных технологий, которые позволяют вести базу данных грузоотправителей, грузополучателей и транспортных компаний, осуществлять планирование перевозок, диспетчеризацию и мониторинг исполнения заказов.

Следует отметить, что термин 5PL до сих пор не имеет чёткого определения, это связано в первую очередь с тем, что он появился относительно недавно. Так в литературе можно встретить различные определения этого понятия. Например, модель уровней логистических операций Моргана-Стенли (Morgan&Stanley), предложенная в [18] выделяет 5PL оператора, как оператора, предоставляющего услуги полного цикла поставок (см. Рисунок 2).

В [19] представлен сравнительный анализ различных моделей PL (см.

Таблица 1).

Альтернативная классификация транспортных операторов по характеру отношения к заказчикам разработана крупной консалтинговой компанией Kuehne&Nagel [8] и представлена в [20] (см. Рисунок 3).

Таблица 1. Сравнительный анализ различных концепций PL физические логи- функции в рамках ИТ-управляемую стические функции цепи поставок с ак- систему активами или не обладать материальных акти- материальных аксобственными ма- вов, основные акти- тивов, основные актериальными акти- вы – знания и тех- тивы – знания и тив – знания, технологическая составляющая сводится отслеживанию грузов Потенци- Компании, у кото- Компании со слож- Компании со сложальные рых нет собствен- ными цепями по- ными цепями поклиенты ных ресурсов или ставок ставок знаний для выполнения операций Существует также и более абстрактное определение оператора 5PL как организации, которая «планирует, организует и осуществляет логистические решения от имени одной из договаривающихся сторон (главным образом, в области информационных систем) за счет использования соответствующих технологий» [21].

Рисунок 3 – Иерархия операторов PL по уровню взаимоотношений с В отличие от аутсорсинга комплексного логистического сервиса (3PL) рынок услуг таких логистических провайдеров, как 4PL и 5PL, лишь начинает складываться [2]. Однако специалисты видят будущее логистики в появлении «интеграторов логистической цепи» или «ведущих логистических управляющих» в рамках «совместной операционной модели» (см. Таблица 2).

Кроме классификации транспортных операторов по уровню абстракции предоставляемых услуг, можно классифицировать методы организации доставки грузов по сложности процесса доставки (см. Рисунок 4).

Таблица 2. Эволюция моделей логистического аутсорсинга № Приложение Модели логистиче- Основные атрибуты п.п. услуг ского аутсорсинга Инсорсинг Ведущая ло- Ведущие логистичегистика ские провайдеры одна точка контакта с клиентом;

Расширенная Интеграторы логилогистика стической цепи, ве- глубокий анализ логистидущие логистические ческих цепочек;

Внутриобластные и городские перевозки специализированными Перевозки отдельными предпринимателями и транспортом нетранспортных организаций Рисунок 4 – Классификация перевозок по уровню сложности Интермодальные перевозки – это система доставки грузов в международном сообщении несколькими видами транспорта по единому перевозочному документу и передачи грузов в пунктах перевалки с одного вида транспорта на другой без участия грузовладельца в единой грузовой единице.

Мультимодальные перевозки – это прямые смешанные перевозки по меньшей мере двумя различными видами транспорта, и как правило, внутри страны.

Юнимодальные перевозки – прямые перевозки только каким-либо одним видом транспорта [23].

Несмотря на некоторые различия в определении в разных источниках 5PL, неизменным остаётся главный аспект деятельности: такой оператор работает в основном с потоками информации о заказах, ресурсах, планах и фактическом состоянии транспортной сети. Причем данная информация может передаваться как напрямую, так и путем организации доступа лиц, представляющих соответствующие организации, к соответствующим информационным представлениям в едином информационном пространстве. Контроль процессов в данном контексте подразумевает отслеживание информационных потоков, а управление реализуется путем информационного управления взаимодействием поставщиков и потребителей транспортных услуг.

Особенности деятельности посреднического оператора Деятельность оператора 5PL основана преимущественно на использовании современных информационно-коммуникационных технологий и осуществляется по модели «виртуального предприятия» [17]. Эта модель представляет собой динамическую открытую бизнес-систему, основанную на формировании юридически независимыми предприятиями единого информационного пространства с целью совместного использования своих технологических ресурсов для реализации всех этапов работ по выполнению проекта (заказа клиента) от источников первичного сырья до сдачи продукции конечному потребителю.

Следует отметить, что, несмотря на точку зрения, представленную в [13] и [19], уровень абстракции услуг оператора 5PL способен обеспечить решение задач не только сложных цепочек поставок крупных компаний, но так же и мелких заказов от частных клиентов. В дальнейшем под термином 5PL оператора будет подразумеваться именно посреднический транспортный оператор, не обладающий собственным парком ресурсов и выполняющий заказы клиентов посредством использования ресурсов сторонних транспортных компаний.

Характерными чертами 5PL оператора являются:

кооперация транспортно-экспедиционных компаний с целью агрегации доступных ресурсов, что приводит к широкому использованию кроссдоков (промежуточных складов), частичной загрузки транспортного средства, широкому использованию мультимодальных перевозок и др.

Данные решения вносят существенную сложность в алгоритмы планирования, так логика их принятия сильно зависит от особенностей конкретного бизнеса;

широкое применение принципов аутсорсинга: транспортные компании могут передавать заказы частично или полностью на исполнение контрагентам, в том числе на конкурентной основе, что оказывает влияние на бизнес-процесс обработки заказов и оценку критериев составляемых маршрутов, а также обеспечивает высокую гибкость организационных структур;

преимущественно информационное взаимодействие заказчиков и исполнителей приводит к ускорению процесса принятия решений с одной стороны и возможности реализации сложных комбинаций с другой.

Например, некоторые экспедиционные компании могут представляться в едином информационном пространстве как транспортные с целью обеспечения требуемого доверия (так как наличие собственных ресурсов гарантирует уровень сервиса), при этом преимущественно передавать заказы на исполнение другим транспортным компаниям;

поддержка модели SAAS (Software as a service) на техническом и экономическом уровнях упрощает привлечение новых исполнителей и обеспечивает относительную свободу выбора заказов;

жёсткий контроль исполнения заказов за счет мониторинга текущего состояния и местоположения транспортного средства, что обеспечивает новые возможности для алгоритмов планирования по актуализации расписания в режиме реального времени;

распределение и децентрализация принятия решений позволяет быстро адаптироваться к меняющимся требованиям рынка, однако, требует реализации новых методов информационного управления, учитывающих такие свойства объекта управления, как саморегулирование и самоорганизация.

По мнению, изложенному в [22], концепция 5PL представляет конкуренцию классическим 3-4PL операторам, так как позволяет с меньшими усилиями и затратами решать те же проблемы.

Автоматизация деятельности оператора 5PL имеет ряд особенностей, главная их которых заключается в неопределенности состава ресурсов доступных для выполнения постоянно пополняющегося потока заказов и связанная с ней необходимость привлечения в основном сторонних перевозчиков. В результате совместное функционирование группы транспортных компаний, часть из которых является экспедиторами и передает исполнение заказов подрядчикам, а другая часть пользуется услугами оператора 5PL эпизодически в случае недозагрузки ресурсов собственными заказами, не позволяет на этапе планирования однозначно определить перечень доступных ресурсов и возможности по их загрузке.

С другой стороны, решения по назначению заказов должны согласовываться с конечными исполнителями. Для организации процесса согласования цены и назначения исполнения заказов могут быть применены методы аукционов, основывающиеся на P2P взаимодействии [24, 25] (см. Рисунок 5).

Отсутствие на этапе планирования возможности однозначно определить перечень доступных ресурсов и возможности по их загрузке обуславливает невозможность применения классических алгоритмов планирования и управления ресурсами [26], которые рассматривают исполнителей как собственные ресурсы, что противоречит принципам посреднического оператора, не обладающего собственным парком ресурсов. В связи с этим, актуальной является задача применения современных принципов информационного управления для распределения транспортных ресурсов с учетом фактора времени. Эти принципы аналогичны решениям для сети Интернет [27], которые позволяют управлять свободным взаимодействием сообщества пользователей интегрированной информационной среды.

Стратегии и ог- Модуль стратегического Информационная среда Рисунок 5 – Система управления аутсорсингом посредством P2P-аукционов С учетом этих тенденций можно сформулировать цель программной платформы (портала), составляющей основу деятельности оператора 5PL:

предоставление услуг в области 5PL за счет организации единого информационного пространства транспортно-экспедиционных компаний и информационного управления их взаимодействия с грузоотправителями и между собой. Для достижения поставленной цели необходимо разработать программную платформу и алгоритм управления ресурсами.

Можно выделить следующие предметные области транспортной логистики (см. Рисунок 6).

Рисунок 6 – Место 5PL в сфере транспортной логистики В условиях деятельности посреднического логистического оператора задача распределения транспортных ресурсов сводится к задаче обеспечения эффективного обмена информацией между многими участниками процесса планирования – лицами, принимающими решения, в ходе которого за определенное время обеспечивается выработка общего согласованного расписания.

При работе 5PL оператора с большим количеством заказов от частных клиентов и ресурсами, предоставляемыми небольшими транспортными компаниями, имеет место высокая степень неопределённости ситуации. Эта специфика деятельности оператора 5PL не позволяет строить согласованное расписание даже на коротком горизонте планирования. Поэтому процесс распределения заказов более соответствует задаче диспетчеризации, которая рассматривает не процесс планирования, но процесс управления распределением ресурсов в реальном времени. При определении цели диспетчеризации обычно указывают обеспечение согласованной работы за счёт равномерности, непрерывности, ритмичности и экономичности выполнения всех процессов.

Диспетчеризация призвана обеспечить высокий уровень адаптивности посредством оперативного регулирования процесса производства, нарушенного каким-либо внешними событиями:

изменения набора задач;

изменения методов и технологий;

изменением доступного набора производственных ресурсов;

нарушения графика поставки материалов Схожие задачи решает планирование, в частности оперативное. Оперативное планирование призвано уточнять, детализировать, дополнять и корректировать ранее построенные планы, либо строить новые на краткосрочную перспективу. В любом случае процесс планирования связан с планом, то есть последовательностью действий, мероприятий, направленных на достижение цели с предполагаемыми сроками выполнения.

Задача диспетчеризации отличается от задачи планирования в первую очередь отсутствием горизонта планирования. Другими словами, в задачу диспетчеризации не входит обеспечение целостности плана. Диспетчеризация подразумевает условно моментальное распределение имеющегося множества задач по множеству ресурсов.

С другой стороны задача диспетчеризации может являться подчинённой задаче планирования, если рассматривать план, как последовательность моментальных срезов-состояний системы. В этом случае на каждом этапе построения плана необходимо распределить актуальные для этого этапа ресурсы по актуальным задачам. Результатом такого распределения станет планируемое на заданный момент состояние системы. По определению этот процесс является диспетчеризацией.

Таким образом, управление 5PL оператора при работе с потоком заказов и ресурсов высокой ликвидности подразумевает переход от задач VRP к задаче, сходной задаче о назначениях в случае полной загрузки ресурсов (FTL) и транспортной задаче в случае возможности дозагрузки и консолидации ресурсов (LTL).

Проблеме автоматизации управления транспортными ресурсами уделяется достаточно много внимания среди разработчиков новых информационных технологий.

Собственно задача построения Интернет портала для транспортноэкспедиционных компаний обычно рассматривается в контексте применения WEB технологий и компьютерных сетей. В качестве примера одного из наиболее известных порталов можно привести систему «АвтоТрансИнфо» [29].

Также весьма распространены автоматизированные системы планирования транспорта, в которых ограничивается фиксированный пул (перечень) ресурсов и интервал времени (горизонт) планирования. Основное внимание разработчиков информационных технологий в этой области сводится, таким образом, к решению задачи оптимизации загрузки транспортных ресурсов, для чего используются традиционные подходы [26], основанные на точном планировании или (в случае большого объема данных или необходимости функционирования в реальном времени) интеллектуальных эвристических алгоритмов: достаточно подробный обзор приведен в работе [30].

При решении данной задачи строится централизованный план, оптимизированный по группе критериев. При отклонении от данного плана диспетчеры пытаются либо наверстать сроки, либо перестроить расписание. Поскольку делать это в режиме реального времени сложно, актуальной считается задача сопоставления и совместного использования режимов планирования: batch (пакетный режим) и incremental (с приращениями). Эти режимы характеризуют разные подходы к обработке событий, требующих пересмотра планов, например, появление нового заказа, который должен быть выполнен в течение времени, на которое ресурсы уже запланированы, или существенное отклонение от выполнения запланированного заказа, связанное с поломкой или опозданием транспорта. В первом случае происходит накопление этих событий, и пересмотр всего плана целиком, а во втором – локальные изменения части плана, обеспечивающие сохранение его в целом.

Поскольку деятельность оператора 5PL требует постоянной обработки множества событий, поступающих в режиме реального времени, достаточно интересен опыт разработки систем планирования в режиме incremental. Здесь наиболее популярны и перспективны мультиагентные технологии [31, 32, 33], которые позволяют реализовать локальные переговоры агентов ресурсов и заказов и, таким образом, обеспечить пересмотр части расписания без полного перепланирования. Это в большинстве случаев позволяет сохранить значения интегральных показателей качества расписания, используемых в качестве оптимизационных критериев.

Специфика мультиагентных подходов к решению обуславливает некоторые трудности их применения на практике для решения поставленной задачи. Так, виртуальный мир, содержащий программные агенты, описывающие заказы и ресурсы, может быть организован по-разному.

Во-первых, можно построить адекватную реальной ситуации мультиагентную имитационную модель, в которой каждый программный агент будет соответствовать отдельному ресурсу или заказу. Взаимодействие этих агентов реализуется путем переговоров, суть которых состоит в обмене информацией о предложениях и назначениях. В процессе этих переговоров может быть найдено компромиссное решение, которое и станет результатом процесса планирования. Однако постоянные изменения состояний и возможностей ресурсов в реальности потребуют множественных согласований целей и ограничений всех агентов, что ожидаемо займет время, превышающее допустимые пределы.

Во-вторых, можно предложить принцип, основанный на реализации мультиагентной архитектуры системы управления, в которой каждый агент представляет собой не полноценное описание реального объекта, а лишь средство его коммуникации с другими участниками процесса согласования решений. Такой подход позволяет избежать сложности централизованного планирования ресурсов, но требует качественно нового метода управления в условиях неопределенности.

В условиях деятельности посреднического оператора задача распределения транспортных ресурсов сводится к задаче обеспечения эффективного обмена информацией между многими участниками процесса планирования – лицами, принимающими решения, в ходе которого за определенное время обеспечивается выработка общего согласованного расписания. В этих условиях могут показать хорошие результаты принципы управления, основанные на организации P2P взаимодействия [34] и проведения серий аукционов [25].

С помощью аукционов в рамках P2P взаимодействия участников логистической системы могут решаться такие вопросы, как согласование назначение исполнителей на заказы и/или формирование цены выполнения назначенных заказов [24, 35].

Для реализации информационного управления в мультиагентной среде хорошие результаты показывает метод кондициального управления (управления обстоятельствами) [37, 38], реализующий стратегии управления содержимым и временем получения информации. Данный метод использует подходы, широко применяющиеся в социальных сообществах сети Интернет и ориентированные на сохранение определенного уровня внимания (интереса) пользователей к общей тематике или процессу общения, что соответствует специфике поставленной задачи.

С помощью методов кондициального управления, в рамках описываемой задачи управления деятельностью 5PL оператора, можно влиять на информированность участников логистической системы о состоянии системы с тем, чтобы повлиять на их решение, не прибегая к директивному управлению. Невозможность директивного влияния на процесс обуславливается высокой степенью свободы участников логистической системы 5PL оператора, использующего парк ресурсов многочисленных сторонних перевозчиков и обрабатывающего большое количество заказов от частных клиентов.

Таким образом, для решения задачи распределения информационных потоков предлагается разработать модель, метод и алгоритмы интерактивной [39] диспетчеризации, основной на P2P-взаимодействии участников логистической системы и кондициальном управлении.

Расширение задачи о назначениях транспортных ресурсов Поставленную задачу назначения свободных исполнителей на заказы можно расширить по аналогии с расширениями задачи маршрутизации транспорта (Vehicle Routing Problem, VRP) [40, 41].

назначение с учётом грузоподъемности – при назначении транспортного ресурса на исполнение заказа необходимо учитывать его грузоподъёмность. Данное расширение зачастую сопровождается расширением с возможностью дозагрузки, что позволяет выполнять несколько заявок одним ресурсом. При этом необходимо учитывать не только вместимость по объёму и массе трейлера, но и мощности тягача;

назначение с несколькими точками отправления – при изначальном назначении ресурсов на исполнение заказов, ресурсы находятся в различных точках. С учётом этого расширения необходимо учитывать длительность и ориентировочные затраты на достижение ресурсом назначенного заказа, особенно если задача одновременно расширяется наличием различных типов ресурсов, обладающих различными удельными затратами на передвижение;

назначение с возможностью разбиения заказов на выполнение несколькими ресурсами – если объём заказа слишком велик для одного ресурса, для его выполнения необходимо задействовать несколько ресурсов. Альтернативным способом решения данной проблемы является разбиение «большого» заказа на несколько более мелких, которые могут быть исполнены отдельными ресурсами;

назначение с учётом различных типов транспорта [43] – при назначении ресурсов на исполнение заказов необходимо учитывать не только их вместимость, но и их совместимость между собой и с перевозимыми грузами.

При этом различные типы ресурсов могут иметь различные множества видов ресурсов. Так тягач может быть двух типов: седельный, совместимый только с полуприцепами, или грузовик, оснащённый неотделяемым трейлером. В свою очередь трейлер может различаться по способу сцепки: полуприцеп, обладающий одной колёсной базой, совместимый с седельным тягачом; полный прицеп, обладающий двумя колёсными базами, совместимый с грузовиками и другими прицепами; грузовик – трейлер, неотделимый от тягача. Кроме способа сцепки с другими ресурсами трейлеры могут различаться по условиям перевозки, предоставляемым для перевозимых грузов:

тент – для перевозки обычных грузов;

бокс – жёсткий кузов, чаще всего применяется для перевозки не скоропортящихся продуктов;

рефрижератор – для перевозки грузов требующих низкой температуры хранения (например, скоропортящиеся продукты);

открытый – обычно применяется для перевозки «грубых» грузов (древесины, машин, скота и т.п.);

автоприцеп – открытый прицеп, предназначенный для перевозки автомобилей;

цистерна – для перевозки жидкостей, чаще всего предназначена для какого-либо конкретного типа груза (молоко, топливо, рыба);

сухогруз – для перевозки сыпучих грузов, чаще всего предназначен для какого-либо конкретного типа груза (зерно, уголь, строительные смеси).

Кроме прицепа и тягача в процессе транспортировки грузов может быть задействовано дополнительное оборудование, которое так же накладывает некоторые ограничения на перевозку. Так, для сцепки полуприцепов с другими прицепами может быть использовано специальное приспособление – «кукла». Кроме этого при составлении особо длинных автопоездов иногда используется дополнительный двигатель, позволяющий дополнить мощность основного тягача. Для обеспечения возможности перевозки скоропортящихся товаров в боксе может использоваться отдельный рефрижератор. В зависимости от оборудования точек отправки и назначения грузов трейлеры могут быть оснащены подъёмниками.

назначение с возможностью привлечения ресурсов с фиксированным расписанием (мультимодальные перевозки) – сложные маршруты доставки могут включать в себя перевозку грузов посредством дополнительных ресурсов, таких как паромы, поезда, самолёты, лёгкий транспорт и т.д.

При этом некоторые из этих дополнительных ресурсов могут перевозить не только сам груз, но и другие ресурсы (например, трейлер на пароме).

Дополнительные ресурсы так же могут обладать различными условиями перевозки. Кроме этого, зачастую, дополнительные ресурсы являются сторонними и двигаются по расписанию, что должно учитываться как при решении задачи маршрутизации, так и при решении задачи о назначениях;

назначение с неограниченным размером и составом парка транспортных ресурсов – привлекаемый парк транспортных ресурсов может быть не полностью определён на момент принятия решения;

динамическое назначение – решение о назначении ресурса на исполнение какого-либо заказа может быть изменено впоследствии, в том числе и после начала исполнения заказа;

назначение с возможностью дозагрузки – подразумевает возможность исполнения нескольких заявок одним ресурсом. Чаще всего при этом необходимо учитывать вместимость ресурсов;

назначение на доставку из одного места в другое – исполнение заказов начинается в одной точке, а заканчивается в другой. Зачастую такая задача дополняется расширением назначения с несколькими точками отправления;

назначение на обслуживание клиентов в пути – подразумевает отсутствие необходимости доставки каких-либо грузов, а исполнение заказов в точке их расположения. Зачастую такие задачи сочетаются с расширением назначения с несколькими точками отправления.

Современные примеры информационных систем посреднических В связи с некоторыми историческими аспектами, концепция 5PL для организации перевозки частных заказов ресурсами большого числа небольших частных транспортных компаний особенно развита на постсоветском пространстве. Это можно объяснить относительной молодостью рыночных отношений, в связи с чем, сфера транспортной логистики в России и ближайших странах до сих пор в значительной степени занята малым и частным бизнесом. Другим условием развития 5PL концепции в российской логистике является традиционно ограниченное использование аутсорсинга: сегодня в России в основном внешним операторам передаются транспорт, складирование и комплектация отгрузок, а более сложные логистические операции реализуются самостоятельно [44]. В то время как в странах старого капитализма в сфере транспортной логистики малый бизнес играет незначительную роль.

При этом, следует отметить, что предложение на российском рынке логистического аутсорсинга сформировано тремя основными категориями услуг (см. Рисунок 7). Было установлено, что число компаний, занятых в сфере логистики в России, составляет 4000-6000, но лишь около 100 из них предлагают какие-либо услуги, кроме транспортировки или складирования [45].

Рисунок 7 – Доля секторов рынка логистических услуг в России, 2006 г.

Рассмотрим несколько современных примеров операторов 5PL [Таблица 3].

Самым популярным в России порталом, объединяющим заказчиков и различные транспортные компании, является АвтоТрансИнфо [29]. Этот портал обеспечивает своим клиентам следующие основные возможности:

регистрация заявок на перевозку;

поиск актуальных заявок на перевозку с учётом основных критериев;

регистрация перевозчиков и их транспортных средств;

поиск транспортных средств, подходящих для перевозки с учётом основных критериев;

расчёт расстояний;

список актуальных транспортных тендеров;

рейтинг надёжности транспортных компаний;

тематические форумы.

Стоимость перевозки определяется путём согласования между заказчиком и потенциальными исполнителями. Следует отметить, что функционал портала ограничен для незарегистрированных пользователей в некоторые часы рабочего дня.

тных услуг Одним из основных конкурентов АвтоТрансИнфо является портал Vird [46]. В связи с тем, что этот портал появился позже, его создателям пришлось несколько изменить сферу применения и перечень предоставляемых услуг.

Основные отличия Vird от АвтоТрансИнфо:

АвтоТрансИнфо в основном охватывает предложения по грузам и машинам на международных и междугородних перевозках, в то время как Vird ориентирован в большей степени на локальные перевозки;

В АвтоТрансИнфо предложения машин могут размещать как непосредственно перевозчики (владельцы) автопарка, так и экспедиторыПортал TAILgate находит на этапе проектирования и разработки, планируется реалиация управления предложением заказов и ресурсов.

посредники, которые выступают в качестве перевозчиков и предлагают чужие машины как свои. На Vird предложения машин от посредников сведены к минимуму.

На Vird обеспечена возможность более детального описания машин, чем на АвтоТрансИнфо.

На Vird реализована поддержка удобных средств актуализации состояния транспортных ресурсов.

Кроме описанных систем в сети Интернет существует множество других похожих предложений:

Перевези.рф [47] – менее популярный аналог АвтоТрансИнфо;

Портал автотранспортных услуг [48] – менее популярный аналог АвтоТрансИнфо;

Сargo.LT [49] – портал предоставляющий услуги 5PL, ориентированный на страны Прибалтики, Польшу и Белоруссию;

Страна грузов [50] – сервис поиска грузов и транспортных средств, зарегистрированных на других порталах;

В качестве примера 5PL оператора частных заказов на западном рынке может служить портал Freight Center [51]. Его основное отличие от отечественных аналогов заключается в более высоком пороге вхождения для транспортных компаний. Регистрация транспортных компаний на Freight Center возможна только на долгосрочной контрактной основе. В системе зарегистрировано около 100 крупных и средних перевозчиков, средствами которых осуществляется доставка заказов от частных клиентов.

Наиболее развитым примером оператора 5PL, возможно, станет британский портал TAILgate, находящийся в данный момент в разработке. В рамках этого портала планируется реализовать управление предложением исполнителей и отправителей друг другу. При этом портал ориентирован на дозагрузку ресурсов и мелкие грузовые перевозки.

Следует отметить, что ни одна из описанных систем не оказывает влияния на процесс назначения перевозчиков на исполнение заказов, ограничиваясь лишь предоставлением и агрегацией имеющейся информации. Таким образом задача управления ресурсами интегрируемых транспортных компаний не решена ни в одном из указанных примеров.

Примером 5PL оператора по определению Моргана-Стенли [18], то есть оператора, управляющего полным циклом цепочек поставок крупных компаний, может служить новозеландская компания Contract Warehousing New Zealand Limited [19, 52]. Для информационной поддержки своей деятельности эта компания использует программное обеспечение Integrated Sapphire Transport & Logistics Management Suite компании TransLogix [53].

Модель интерактивной диспетчеризации посреднического транспортного логистического оператора Современная интегрированная информационная среда дает своим пользователям практически неограниченные (точнее, ограниченные лишь правами доступа) возможности по поиску, обработке и дополнению информации. В этом смысле единое информационное пространство фактически становится своеобразной «площадкой», а точнее, набором «площадок» для обмена информацией между лицами, принимающими решения. Такой подход исключает необходимость детального описания бизнес-процессов по поиску и обработке информации и позволяет перейти от декларативного управления обработкой данных к компетентностному, интригующему или кондициальному.

Под информационным управлением принято понимать [54] воздействие на структуру информированности агентов, осуществляемое с целью изменения информационного равновесия. Задача информационного управления в рамках интегрированной информационной среды может быть на качественном уровне сформулирована следующим образом: найти такую структуру информированности акторов, чтобы информационное равновесие было наиболее предпочтительно с точки зрения центра – субъекта, осуществляющего управление.

Под информационным управлением иногда понимают информационное воздействие – сообщение определенной информации. В данном контексте «информация» рассматривается как объект управления, а не как средство управления. Иными словами центр может формировать у акторов ту или иную структуру информированности (из некоторого множества структур) [55].

Компетентностное управление подразумевает, что пользователь, представленный в качестве актора, обладающего правами и обязанностями, самостоятельно отслеживает появляющиеся новые сведения в едином информационном пространстве предприятия. В случае, если эти сведения описывают важные события, на которые требуется реакция этого пользователя, он начинает их обработку, обсуждая и уточняя данные во взаимодействии с другими пользователями.

Для реализации интригующего и кондициального управления в систему вводится понятие центра – сущности, влияющей на процесс принятия решения непрямыми действиями. Центр имеет свою цель и выбирает средства из доступного ему инструментария для направления действий остальных акторов в русло, ведущее к этой цели.

Интригующее управление определяет возможность центра видоизменять информацию, предоставляемую акторам путём её искажения или ограничения (цензуры). Управляющее воздействие (искажение информированности) в рамках интригующего управления определяется совокупностью целей центра и актора-адресата сообщения. Это обуславливается тем, что для эффективного управления актором центр должен учитывать его предпочтения этого, так как тот обладает свободой действий.

Из этого следует, что, чем выше автономность агента, тем ниже будет эффективность управленческого усилия. Более того, чрезмерное и неаккуратное искажение информации может привести к снижению или полной потери доверия пользователя-актора к центру [55, 56].

Кондициальное управление подразумевает, что способ взаимодействия акторов определяется не свободной волей представляемых ими пользователей, а центром. Другими словами, волне свободное общение пользователей ограничивается протоколом, определённым центром. Для достижения своих целей центр вырабатывает стратегию по планомерному изменению протокола общения акторов. Другими словами, центр изменяет обстоятельства, условия взаимодействия акторов. Из этого следует, что обстоятельства взаимодействия могут рассматриваться как аспект информационного управления.

Методы кондициального и интригующего управления могут совмещаться в одной системе. Тогда центр будет обладать довольно широким инструментарием непрямых действий на процессы, происходящие в интегрированной информационной среде.

Эта идея близка современным тенденциям управления виртуальными сообществами сети Интернет и базируется на подходах, изложенных в работе [57]. Данное исследование посвящено решению вопросов управления знаниями, созданию и сохранению интеллектуального и социального капитала и, несмотря на основной уклон в область управления человеческими ресурсами, обосновывает важную возможность применения идей управления социальными сетями при решении вполне технических вопросов управления знаниями в едином информационном пространстве предприятия.

Таким образом, при разработке механизмов управления интегрированной информационной среды посреднического транспортного оператора с учетом современных возможностей по обеспечению свободной обработки информации, построению единого информационного пространства как открытой сложной системы, необходимо рассмотреть задачу моделирования и управления виртуальным взаимодействием ее участников.

Так как конечное решение о назначении заказа на исполнителя принимается при их непосредственном участии, то процесс такого назначения может быть назван интерактивным [58]. При этом интерактивность выступает, как способ решения задачи многокритериальной оптимизации с участием человека (эксперта), который выбирает и принимает решения на основе информации, представленной системой поддержки принятия решений.

Опишем модель интерактивной диспетчеризации посреднического транспортного логистического оператора, основанную на реализации многоакторной модели взаимодействия персонала в едином информационном пространстве [59].

Основными объектами модели являются заказы на транспортировку грузов wi, i 1..N w, где N w – количество заказов, и компании, участвующие в жизненном цикле заказов (грузоотправители, грузополучатели, экспедиционные и транспортные компании, а также водители). Каждая такая компания представлена в системе актором u j, j 1..Nu, где N u – количество акторов – субъектом, представляющим интересы соответствующей компании и выступающим в качестве лица, принимающего решения по обработке заказов.

Опишем следующие события жизненного цикла заказа wi на интервале времени Tнач,Tзав :

e * wi, t *i 0,1 – появление заказа wi ;

ewi, u j, ti, j 0,1 – предложение заказа wi актору u j ;

ewi, u j, ti, j 0,1 – выбор (назначение) wi актору u j ;

ewi, ti 0,1 – уход wi из системы в случае отсутствия обработки (отказ).

Эти булевы переменные принимают значение 0 в случае отсутствия соответствующего события (время наступления такого события будет равно Tзав ).

Цена выполнения ci, j заказа wi актором u j определяется самим актором и предлагается на согласование центру. ti, j – продолжительность выполнения заказа wi актором u j при полной загрузке ресурсов (один актор не может выполнять одновременно несколько заказов, один заказ не может выполняться несколькими акторами).

Рассмотрим задачу распределения ресурсов, которую решает оператор 5PL. Его базовой целью будет повышение количества запланированных заказов и их стоимости в условиях непостоянного количества исполнителей. Поскольку добиться этих целей можно, лишь обеспечив высокое количество заказчиков и исполнителей, следует учитывать и косвенные цели, обеспечивающие требуемый уровень сервиса. Так, привлечь заказчиков и исполнителей, можно путем обеспечения низкого суммарного холостого пробега и простоя (что реализуется часто путем повышения вероятности обратной загрузки).

Наиболее близкой к решаемой задаче является задача о назначениях в открытой форме. Задача о назначениях – одна из фундаментальных задач комбинаторной оптимизации в области математической оптимизации или исследовании операций. Задача состоит в поиске минимальной суммы дуг во взвешенном двудольном графе.

В наиболее общей форме задача формулируется следующим образом:

имеется некоторое число работ и некоторое число исполнителей. Любой исполнитель может быть назначен на выполнение любой (но только одной) работы, но с неодинаковыми затратами. Нужно распределить работы так, чтобы выполнить работы с минимальными затратами.

Если число работ и исполнителей совпадает, то задача называется линейной задачей о назначениях. Обычно, если говорят о задаче о назначениях без дополнительных условий, имеют ввиду линейную задачу о назначениях.

Пусть множества, W и U, одного размера и задана функция стоимости C : W U R. Необходимо найти биекцию f : W U, такую, что целевая функция:

минимальна.

Обычно функция стоимости задается как квадратная матрица C, состоящая из вещественных чисел, так что целевую функцию можно записать в виде:

Задача называется "линейной", поскольку и целевая функция, и ограничения содержат только линейные выражения.

Задачу можно представить как задачу линейного программирования c целевой функцией:

и ограничениями:

Переменная xi, j представляет назначение исполнителя j на работу i, принимая значение 1, если исполнитель назначен на эту работу и 0 в противном случае. В этой формулировке решение может и не быть целым, но всегда существует оптимальное решение с целыми значениями. Этот факт следует из абсолютной унимодулярности матрицы. Первое ограничение требует, чтобы каждому исполнителю была назначена в точности одна задача, второе требует, чтобы для каждой задачи был назначен один исполнитель.

Модифицировав задачу о назначениях при условии распределения событий по времени, получим:

Задача (1, 2) описывает поиск наиболее эффективного распределения ресурсов. При этом для транспортных компаний-исполнителей (акторов) наилучшим распределением станет максимизация дохода:

Каждому актору относительно потока заказов ewi, u j, ti, j нужно выбрать такую стратегию ewi, u j, ti, j, при которой выполняется (3). Соответственно, центру относительно потока заказов e * wi, t *i нужно выбрать такую стратегию (план предложения) ewi, u j, ti, j для нескольких u j с учетом (2), при которой выполнится (1) [60].

План предложения и назначения можно представить в виде двудольного графа, вершинами одной доли которого будут заказы, а другой – акторы.

Рёбрами графа, соединяющими вершины разных долей будет события предewi, u j, ti, j для плана предложения и события назначения ложения ewi, u j, ti, j для плана назначения (см. Рисунок 8).

Назовем задачу (1, 2, 3) задачей интерактивной диспетчеризации. Ее отличие от задачи о назначениях состоит в следующем:

Учитывается фактор времени, выражающийся в том, что решения о выборе заказов ewi, u j, ti, j распределены на горизонте планирования и зависят от событий появления заказов ewi, u j, ti, j.

Целевые функции сформулированы для участников процесса взаимодействия, а решаемая задача является не задачей оптимизации, а задачей управления взаимодействием акторов во времени.

Такой подход позволяет декомпозировать задачу интерактивной диспетчеризации на две:

решить задачу оптимизации относительно каждого актора, которая с учетом неопределенности будет выражаться в стратегии взаимодействия (в частности, может быть применена игровая стратегия [61]);

построить систему управления взаимодействием акторов с учетом свободы их действий и фактора времени, которая бы позволила обеспечивать выполнение целевых функций (1, 2 и 3) в условиях конкуренции и применения игровых стратегий [62] акторами.

Опишем основные свойства интерактивной диспетчеризации.

Пусть поступающие заказы сразу предлагаются всем акторам. Рассмотрим задачу (3) в условиях убывающей стоимости заказов (каждый следующий заказ дешевле предыдущего):

Учитывая составляющие суммы (3) наилучшей стратегии каждого актора будет при соблюдении (3):

При этом соблюдается минимум суммарного времени жизни заказов:

Следовательно, соблюдается (2), а для соблюдения (1) достаточно выбирать наиболее дешевый ресурс среди свободных на момент появления заказов и формировать для этого актора ewi, u j, ti, j.

Эта стратегия соответствует «жадному» потреблению заказов и часто оправдывает себя, поскольку относительный рост стоимости обычно всегда сопровождается появлением новых возможных исполнителей и ростом конкуренции. Актор с такой стратегией не будет выжидать более выгодного заказа, если он свободен и у него есть доступный заказ.

Учитывая (3) для этого случая критерий (показатель) эффективной работы актора будет выглядеть как минимум времени простоя акторов. Для ei, j, ei1, j : ti1, j ti, j ):

Рассмотрим задачу (3) в условиях нарастающей стоимости заказов:

В этом случае увеличение времени ожидания каждого заказа приведет к повышению суммарной стоимости, однако, общий доход может быть снижен из-за роста суммарного времени простоя. В задачах планирования (когда известны все заказы) можно построить план обратным распределением задач от времени окончания работы (по принципу Just-in-time). В задаче диспетчеризации однозначно решить проблему нельзя.

Акторы вырабатывают эвристики, которые позволяют им решать задачу оптимизации собственной загрузки. При этом они принимают решения в условиях неполной определенности: с одной стороны, во время выполнения заказа могут поступить ewi, u j, ti, j с более высокой стоимостью, с другой – долгое ожидание снижает суммарную экономическую эффективность работы. В реальной среде 5PL каждый актор может иметь собственную модель поведения, в зависимости от выбранной стратегии выстраивания последовательности действий во времени. Модель поведения определяется также спецификой предметной области, так, для небольших внутригородских перевозчиков наблюдается предпочтение дальних поездок, несмотря на то, что в случае удачи может быть выгоднее выполнение нескольких коротких поездок.

Например, водители такси, несмотря на весьма жесткую конкуренцию, придерживаются стратегии выжидания выгодных заказов по высокой цене (в зоне вокзалов или других мест крупного скопления ожидаемых клиентов), что существенно снижает общий уровень сервиса. При этом конкуренция приводит к возникновению очереди исполнителей, что вовсе не означает недостатка актуальных заказов. Логика центра в этом случае должна быть направлена на ситуационное разрушение таких тенденций путем формирования обстоятельств передачи заказов водителям.

Это означает, что в ответ на поток заказов e * wi, t *i путем введения задержек будет формироваться ewi, u j, ti, j, ti, j t *i такой, чтобы с учетом стратегии акторов выполнялось (1).

Оценка деятельности посреднического оператора При организации интерактивной диспетчеризации прямое управление распределением ресурсов невозможно, поскольку перечень ресурсов и заказов меняется со временем. Поэтому перед центром – оператором 5PL необходимо ставить следующие задачи:

привлечение заказчиков и исполнителей с целью максимизации их количества для обеспечения возможности выбора наилучшего исполнения каждого заказа;

формирование обстоятельств взаимодействия с целью поддержки кооперации и конкуренции, полезной для его участников и/или центра;

оценка и анализ ключевых показателей эффективности бизнеса с целью поиска путей повышения уровня сервиса.

Для возможности оценки эффективности управления необходимо определить критерии оценки посреднического транспортного оператора. Воспользуемся подходом теории ограничений для оценки деятельности 5PL оператора, как сложного организационного процесса. По [63] и [64] для оценки любых управленческих усилий следует применить 3 основополагающих критерия (см. Рисунок 9):

Т – производительность (объем) по денежному потоку – скорость, с которой система в целом генерирует денежные средства в результате продаж (продукции и услуг);

OE – операционные расходы – все деньги, необходимые системе для того, чтобы преобразовать вложения в денежный поток;

I – вложения – все деньги, инвестированные системой в то, что предназначено для дальнейшей переработки и продажи.

Рисунок 9 – Определения производительности, вложений и операционных Производительность по денежному потоку — это скорость, с которой система в целом генерирует доход в результате выполнения поступающих заказов. Другими словами производительность по денежному потоку это «разность между деньгами, поступающими в организацию в результате продаж, и себестоимостью реализации в части переменных затрат за определенный период времени». В случаях, когда производительность организации трудно выразить в денежном эквиваленте, можно определить ее через неденежный поток услуг или продукции.

Для оценки эффективности решения задачи интерактивной диспетчеризации определим критерии деятельности посреднического транспортного оператора на интервале времени Tнач,Tзав, f t t Tнач Tзав t, Для модели интерактивной диспетчеризации производительность по денежному потоку логично выразить суммарной стоимостью заказов, обработанных за период:

Операционные расходы — это все деньги, которые система должна тратить, чтобы превратить вложения в производительность по денежному потоку (денежный поток). Другими словами, это деньги, уходящие из системы. Примерами служат рабочая сила, коммунальные расходы, расходные материалы и т. п. Амортизация активов тоже учитывается в операционных расходах, поскольку это стоимость материальных активов, которые система тратит для поддержания определенного уровня производительности.

Для модели посреднического транспортного оператора операционные расходы определяются парком сторонних ресурсов, привлекаемых для исполнения заказов. Так как, в условиях деятельности 5PL оператор, размер и качественный состав парка ресурсов не постоянен, то наиболее адекватным способом представления операционных расходов будет оценка средней загрузки ресурсов:

Данный показатель отражает привлекательность сервиса для исполнителей. Отметим, что его значение может быть больше 1, так как интервал времени ограничивает лишь события назначения, но не выполнения заказов.

Вложения — это деньги, которые система инвестирует в объекты, предназначенные для переработки и продажи, или все деньги, удерживаемые в данный момент в системе. При этом за термином «вложения» скрываются как четко определенные в бухгалтерии понятия товарно-материальных запасов и инвестиций, так и скорее интуитивные понятия, как, например, связанный капитал (деньги, временно «связанные» внутри системы, которые можно и нужно перевести в доход). Это, в первую очередь товарно-материальные запасы (ТМЗ), сырье, незавершенное производство, закупленные комплектующие и другие материальные объекты, которые предполагается в конечном итоге продать. Однако к вложениям также относятся инвестиции в оборудование, помещения. В конце концов, устаревающее оборудование и площади тоже будут проданы, пусть даже и по цене лома. С уценкой этих активов их стоимость за вычетом амортизации остается в разделе «вложения», при этом сами амортизационные отчисления добавляются в операционные расходы.

Так как оператор 5PL по определению не обладает собственными ресурсами, но манипулирует информацией о заказах и исполнителях, то вложения можно определить, как связанный объем заказов, то есть среднее время ожидания поступивших заказов, назначение или отказ для которых произошел на данном интервале:

Основным методом использования описанных показателей является введение таких управленческих решений, которые позволят улучшить один из показателей, не уменьшая других [65] вплоть до достижения состояния экономики благосостояния, оптимальной по Парето [66]. При этом показатели отражают не только эффективность управления системой, но и определяют уровень сервиса системы с точки зрения её участников [67].

Модель интерактивной диспетчеризации, как система массового Описанная модель представляет собой систему массового обслуживания [68].

Поток событий в такой системе в общем случае является Пуассоновским, так как он одновременно:

однороден – все заявки равноправны и не детализированы (в общем стационарен – вероятность появления заказов на произвольном интервале времени зависит только от длительности этого интервала;

без последствий – число заявок в рамках одного произвольного интервала не зависит от других непересекающихся интервалов времени.

Так как поток событий является простейшим, число n заказов, выпадающих на интервал времени x, распределено по закону Пуассона:

где 0 - фиксированная интенсивность входного потока заказов.

Таким образом, среднее число заказов в системе Qw определяется формулой Литтла, как произведение интенсивности входного потока на среднее время пребывания заявки в системе:

Следует отметить, что описанные характеристики потока заявок справедливы лишь для абстрактной модели интерактивной диспетчеризации. Характеристики потока заявок реальных логистических систем посреднических транспортных операторов могут иметь характеристики, отличные от описанных.

Так поток заявок в некоторых реальных системах может быть неоднороден. Заявки могут отличаться по своему объёму, типу и т.п., например, задача CVRP [40]. Поток заявок других систем может обладать свойствами сезонности или изменять свою плотность в зависимости от времени суток, вследствие чего, такой поток не может считаться стационарным. В случае обслуживания заказчиков на условиях контрактов поток заявок начинает обладать последствиями.

Опишем метод интерактивной диспетчеризации ресурсов посреднического транспортного оператора в едином информационном пространстве [68].

Данный метод предназначен для решения задачи интерактивной диспетчеризации и обеспечения баланса критериев (7, 8 и 9) путем реализации информационного управления действиями акторов со стороны оператора 5PL и основаны на реализации оверлейной транспортной сети.

Основная идея балансировки критериев (7, 8 и 9) состоит в том, что в случае увеличения стоимости запланированных заказов нельзя допускать высокого роста привлекаемых ресурсов, так как для поддержания их интереса нужно будет еще больше увеличивать количество новых заказов [70, 71].

Третий критерий определяет возможности интерактивной диспетчеризации.

Для обеспечения возможности по распределению ресурсов, новые заказы должны передаваться исполнителю не сразу. Ожидание в течение определенного периода времени позволит лучше подобрать ресурсы среди освобождающихся в это время акторов. С другой стороны, существующие ресурсы в это время могут забирать другие заказы согласно жадной стратегии, описанной выше. В связи с этим, целесообразно поддерживать данный показатель на определенном уровне, небольшие колебания в зависимости от пропорции количества заказов и количества ресурсов в данный период времени обеспечат адаптивность 5PL оператора к изменениям внешней среды [35, 72].

Расширение модели интерактивной диспетчеризации с учётом географической информации Транспортную сеть оператора 5PL обычно представляют в виде графа, узлами / вершинами которого являются пункты погрузки и разгрузки, а ребрами / дугами – пути, соединяющие эти пункты. Современные геоинформационные сервисы позволяют определить маршруты перемещения между двумя узлами с достаточно высокой точностью, причем учитывают разную проходимость дорог, скоростные режимы, наличие пробок и возможных ограничений передвижения.

Такая сеть представляет собой основу для любой системы управления ресурсами в транспортной логистике, объективно описывает исходную ситуацию и позволяет оптимизировать выполнение заказов с учетом информации о необходимых географических пунктах загрузки и выгрузки.

Рассмотрим транспортную сеть оператора 5PL. Определим сеть дорог, как граф G V, R, где V – множество вершин графа vl, l 1..N v, а R – множество рёбер графа rq, q 1..N r, соединяющих эти вершины.

Заказы появляются в системе в одной из вершин графа. Опишем событие появления заказа wi в вершине vl :

Акторы могут перемещаться между этими вершинами по рёбрам rq, соединяющим их. Опишем следующие события передвижения актора u j по вершинам на интервале времени Tнач,Tзав :

Для решения задачи интерактивной диспетчеризации предлагается построить на основе графа G, так называемую оверлейную сеть (см. Рисунок 10), которая представляет собой граф G V, R ;V V, R R. Данный подход широко применяется при организации обмена информацией в пиринговых сетях связи и в мультиагентных системах маршрутизации [32] и позволяет строить имитационные модели по аналогии с природными механизмами самоорганизации, что полезно в условиях решаемой задачи. Оверлей – операция наложения друг на друга двух или более слоев, в результате которой образуется один производный слой, содержащий композицию пространственных объектов исходных слоев, топологию этой композиции и атрибуты, арифметически или логически производные от значений атрибутов исходных объектов [73]. Таким образом, оверлейная сеть, это виртуальная сеть, структура которой отличается от реальной коммуникационной сети, на базе которой эта оверлейная сеть функционирует.

Оверлейная сеть (от англ. Overlay Network) — общий случай логической сети, создаваемой поверх другой сети [74]. Узлы оверлейной сети могут быть связаны либо физическим соединением, либо логическим, для которого в основной сети существуют один или несколько соответствующих маршрутов из физических соединений. Примерами оверлеев являются сети VPN и одноранговые сети, которые работают на основе интернета и представляют из себя «надстройки» над классическими сетевыми протоколами, предоставляя широкие возможности, изначально не предусмотренные разработчиками основных протоколов. Коммутируемый доступ в интернет фактически осуществляется через оверлей (например, по протоколу PPP), который работает «поверх» обычной телефонной сети.

Основное преимущество оверлейных сетей заключается в том, что они позволяют разрабатывать и эксплуатировать новые крупномасштабные распределённые сервисы без внесения каких-либо изменений в основные сети.

Не смотря на то, что термин «оверлейная сеть» происходит из области систем связи, эта концепция очень удобно подходит для реализации интерактивной диспетчеризации 5PL оператора.

В рамках модели интерактивной диспетчеризации оверлейная сеть представляет собой совокупность узлов, соответствующих как реальным географическим точкам, так и виртуальным площадкам, в которых могут находиться акторы, ожидающие новых заказов. Узлы оверлейной сети связаны между собой логическими ребрами, «сложность» прохождения которых может быть отлична от реального времени или стоимости, требуемых для перемещения по пути между реальными географическими пунктами.

Рисунок 10 – Построение оверлейной сети на основе сети дорог Информация об оверлейной сети становится доступна акторам, участвующим во взаимодействии (см. Рисунок 12). Отметим, что для разных групп акторов могут быть построены отличающиеся оверлейные сети. Таким образом, обеспечивается информационное управление их взаимодействием, целью которого является сохранение требуемой ритмичности потребления заказов.

Для технической реализации метода интерактивной диспетчеризации, основанного на формировании оверлейной сети, наиболее подходящей представляется модель SaaS (см. Рисунок 11).

SaaS (англ. software as a service — программное обеспечение как услуга) — бизнес-модель продажи и использования программного обеспечения, при которой поставщик разрабатывает веб-приложение и самостоятельно управляет им, предоставляя заказчику доступ к программному обеспечению через Интернет [75]. С точки зрения потребителя главным преимуществом этой модели является отсутствие затрат на установку, обновление и поддержку оборудования и ПО.

Отличительными особенностями предоставления ПО как услуги является:

ориентация приложения для удалённого использования;

коммунальность приложения (несколько клиентов могут пользоваться одним приложением);

гибкий способ оплата за пользование услгами (ежемесячная абонентская плата, либо на основе объёма операций);

техническая поддержка, чаще всего, включена в оплату;

оперативная и прозрачная для клиентов модернизация и обновление ПО.

В рамках модели предоставления ПО как услуги заказчики платят за аренду приложение (то есть за его использование через веб-интерфейс), вместо того, чтобы платить за владение этим программным обеспечением как таковым. Таким образом, в отличие от классической схемы лицензирования ПО, заказчик несет сравнительно небольшие периодические затраты, и ему не требуется инвестировать значительные средства в приобретение ПО и аппаратной платформы для его развертывания, а затем поддерживать его работоспособность. Схема периодической оплаты предполагает, что если необходимость в программном обеспечении временно отсутствует, то заказчик может приостановить его использование и заморозить выплаты разработчику [76].

Со стороны разработчика концепция предоставления ПО как услуги позволяет сократить затраты на развёртывание и внедрение систем консультационной и тех. поддержки, разумеется, не исключая их полностью.

Модель SaaS является наиболее предпочтительной для организации взаимодействия участников процесса интерактивной диспетчеризацией в силу нескольких причин. Так как оператор 5PL ориентируется в первую очередь на частные заказы и небольшие транспортные компании, то ключевым фактором экономической целесообразности SaaS для посреднического транспортного оператора является доступность такого решения для клиентов.

Кроме описанных преимуществ, использование концепции SaaS делает возможным планирование вычислительных мощностей и позволяет редуцировать проблему пиковых нагрузок для отдельных пользователей. Благодаря этим аспектам SaaS позволяет существенно снизить стоимость обслуживания ПО. В некоторых случаях, абонентская плата для конечного заказчика может стать ниже издержек классической модели лицензирования.

В [77] описаны несколько факторов, стимулирующих использование программного обеспечения по требованию заказчиками и развитие данных продуктов разработчиками.

Положительные факторы SaaS для заказчиков:

нет необходимости установки программного обеспечения на рабочих местах пользователей;

значительное снижение затрат на развёртывание системы.

снижение затрат на тех. поддержку и обновление систем;

оперативность внедрения (отсутствие временных затрат на развертывание);

в большинстве случаев, более понятный интерфейс;

прозрачность и прогнозируемость платежей, снижение риска инвестиций;

мультиплатформенность;

более высокий уровень обслуживания ПО.

Положительные факторы SaaS для разработчиков:

рост популярности веб-сервисов для конечных пользователей;

широкие функциональные возможности и простота реализации вебприложений;

упрощённое внедрение и снижение ресурсных затрат на обслуживание конкретного клиента;

упрощённая глобализация приложения;

защита от риска нелицензионного распространения ПО;

стабильность оплаты, и, следовательно, защита инвестиций разработчика в процессе продаж;

перспектива более высокого уровня долгосрочных доходов.

С помощью SaaS портала посреднического транспортного оператора (см. Рисунок 12) представляется возможной организация эффективного взаимодействия заказчиков и исполнителей. Такой портал представляет собой площадку взаимодействия, посредством которой заказчики (в особенности частные) с одной стороны и транспортные компании с другой смогут не только быстро найти подходящие для себя варианты выполнения заказов, но так же и согласовать цену и прочие условия.

Рисунок 12 – Схема SaaS-решения для интерактивной диспетчеризации С другой стороны центр (5PL оператор) получает возможность реализовать механизмы интерактивной диспетчеризации прозрачным и удобным для пользователей образом.

Учитывая особенности решаемой задачи, можно сформулировать несколько алгоритмов формирования оверлейных представлений в условиях интерактивной диспетчеризации.

Анализ вариантов приложения метода интерактивной диспетчеризации В различных случаях транспортной логистики топология графа, представляющего сеть дорог в системе управления, а так же другие условия транспортировки грузов могут значительно меняться [78, 79]. Рассмотрим несколько потенциальных сфер применения описанного метода интерактивной диспетчеризации (см. Таблица 4).

1. Поставка товаров 1.2. Поставка скоропортящихся транспортировки;

товаров использование специализированных ресурсов 2. Доставка «до двери» высокая плотность заказов в расчёте на ресурс;

3. Технические службы высокая плотность заказов в расчёте на ресурс;

3.1. Скорая помощь 4. Такси 5. Грузоперевозки (Pickup&Delivery) 5.1. Грузоперевозки с использованием мелких заявок в узловых точках сети;

кросс-докинга использование различных типов ресурсов на 5.2. Совместные грузоперевозки (LTL) учёт совместимости перевозимых товаров;

5.3. Грузоперевозки с полной загрузкой многодневные транспортировки;

трейлера (FTL) учёт правил расчета рабочего времени;

5.4. Грузоперевозки с использованием учёт вариантов размещения на РФР (прицеп ресурсов с фикси- и/или тягач и/или водитель);

рованным распи- поддержка механизма бронирования мест на Следует отметить, что не для всех из перечисленных задач транспортной логистики может быть применён метод интерактивной диспетчеризации.

Так задача логистическая задача технических служб связана с использованием исключительно своего парка ресурсов, вследствие чего такая задача не подлежит рассмотрению как деятельность посреднического транспортного оператора.

2.7.1 Такси без автопарка Одной из родственных по структуре 5PL предметных областей является служба такси, не имеющая собственного автопарка и привлекающая для исполнения заказов работников-водителей на договорной основе. В последнее время становятся популярными программные комплексы диспетчерских служб, работающих через приложения для мобильных устройств. Программный комплекс предназначен для автоматизации работы службы такси. Система значительно повышает эффективность работы операторов, водителей, а также руководителей. Возможности автоматизированной диспетчерской службы такси позволяют организовать роботизированное общение с клиентом, как с участием, так и без участия оператора, формировать и управлять очередью звонков на линии и распределять их среди операторов, удерживать клиентов (за счет проигрывания музыки/новостей/информации, использования голосового меню), собирать статистические данные о работе службы. Рабочее место оператора дает возможность отказаться от необходимости следить за перемещением машин, распределением заказов между водителями и контролем их исполнения, так же ликвидирует проблемы с поиском и формированием карточки заказа. Автоматизация рабочего места водителя позволяет ему производить расчет стоимости поездки, связываться напрямую с клиентом через систему (минуя оператора и не выдавая телефон клиента), также не требуется дорогостоящее радиооборудование. Таким образом, в результате использования комплекса эффективность работы повышается до 80% [80]. При внедрении система может быть адаптирована под любые запросы заказчика, в том числе реализация дополнительного функционала.

Топология графа системы интерактивной диспетчеризации такси (см.

Рисунок 13) представляет собой связный граф, вершины которого представляют точки, в которых могу останавливаться акторы, представляющие такси и появляться заказы на перевозку.

Так как водители, исполняющие заказы, не находятся в штате организации, то по определению система не обладает возможностью директивного назначения акторов на заказы и распределения их по вершинам. Для управления этим распределением центр может использовать описанный метод построения оверлейных сетей. Таким образом, если центру необходимо снизить или повысить привлекательность определённой вершины, он может скрыть/исказить информацию о заказах в данной вершине.

Рисунок 13 – Граф системы интерактивной диспетчеризации такси В результате в каждый момент времени каждый актор будет иметь некоторую картину мира – подмножество заказов, известных ему в данный момент.

Таким образом, рёбрами оверлейной сети будут представлять информационные каналы. То есть если ребро из вершины А в вершину Б перекрыто, это означает, что агенты такси, находящиеся в вершине А не будут иметь информации о заказах в вершине Б, но не наоборот.

2.7.2 Интеллектуальные транспортные системы Метод интерактивной диспетчеризации может быть успешно применены при организации интеллектуальных транспортных систем [81]. Интеллектуальные транспортные системы представляют собой комплекс интегрированных средств управления транспортной инфраструктурой (уличнодорожной сетью, техническими средствами организации дорожного движения, транспортными потоками), предназначенный для решения задач организации дорожного движения на основе современных информационных технологий, обеспечивающих обработку различных видов информации о функционировании транспортной инфраструктуры в реальном масштабе времени.

Многоуровневая, сложноорганизованная интеллектуальная транспортная система представляет собой гибридную систему, состоящую из множества разнородных систем, сложным образом взаимодействующих друг с другом – управляющих, классифицирующих, прогнозирующих, экспертных, принимающих решения или поддерживающих эти процессы, объединенных для достижения единой цели. Часть таких подсистем, водящих в состав интеллектуальной транспортной системы, может управляться с помощью метода интерактивной диспетчеризации. Так, описанная выше задача управления такси без собственного парка машин может рассматриваться как подсистема общегородской интеллектуальной транспортной системы. Кроме такси, метод интерактивной диспетчеризации могут быть применены для любых транспортных систем, входящих в состав интеллектуальной транспортной системы и работающие по требованию, исполнители которых обладают свободой выбора при назначении на исполнении задач.

2.7.3 Доставка грузов Одной из наиболее распространённых задач для транспортных компаний является организация процесса доставки грузов из случайных точек отправки в случайные точки доставки. В рамках классификации задач маршрутизации такую задачу принято называть Pickup&Delivery Problem (PDP) [39].

Задача PDP расширяет классическую задачу маршрутизации транспорта (Vehicle routing problem, VRP) тем обстоятельством, что заказы появляются не в одной определённой вершине. Вместо этого заказы появляются в разных вершинах транспортной сети и, возможно, в разное время.

В рамках деятельности посреднического транспортного оператора задача определения маршрутов делегируется акторам-исполнителям. Но задача распределения заказов по ресурсам в рамках PDP так же актуальна для 5PL оператора и является не менее значимой. Метод интерактивной диспетчеризации наиболее подходит для решения этой задачи в условиях высокой ликвидности потока заказов.

Топология графа задачи PDP (см. Рисунок 14) может быть самой разной и в большинстве случаев прямо соотносится с географическим расположением точек погрузки/разгрузки товаров.

Следует выделить топологию графа, аналогичную PDP (см. Рисунок 14), но обладающую несколькими удалёнными вершинами фомирования и назначения заказов (см. Рисунок 15). Такая топология значительно усложняет задачу составления расписания обработки заказов, тем, что ресурс назначаемый на исполнение заказа отправляющегося или назначющегося в удалённую вершину не может быть задействован для обработки других заказов на относительно продолжительное время.

Рисунок 15 – Граф задачи PDP с выделенными вершинами С другой стороны следует отметить, что проблема занятости ресурсов, исполняющих заказы удалённых вершин не так актуальна для посреднического транспортного оператора, так как он по определению не может рассчитывать на ресурсы сторонних транспортных компаний даже в краткосрочной перспективе.

2.7.4 Транспортировка со складами консолидации (кросс-докинг) Кросс-докинг – это логистическая операция внутри цепочки поставок, при которой отгрузка товара на склад и его последующая доставка получателю согласованы по времени таким образом, чтобы исключить хранение товара на складе. В результате партия продукции доставляется от поставщика (производителя) продавцу за максимально короткий срок.

В России кросс-докинг начал применяться около десяти лет назад. С тех пор количество предприятий, применяющих этот метод на практике, постоянно растет [82].

Кросс-докинг проходит в один или два этапа. При использовании одноэтапного кросс-докинга получатель адресует товар определенной торговой точке, и груз проходит через склад как отдельный заказ без изменений. Двухэтапный кросс-докинг предполагает, что партия товара, отгруженная поставщиком на склад в качестве логистической единицы, будет переформирована. При этом товар на складе можно делить на группы (каждая из которых доставляется в торговую точку) или собирать в единый блок (логистическую единицу) вместе с другими частями этого же заказа. Хранение товара на складе при использовании двухэтапного кросс-докинга также исключается.

Преимуществами сквозного складирования являются более быстрая доставка продукции к пунктам назначения и сокращение складских площадей и снижение затрат на оплату аренды складов и труд персонала [83, 84].

Оптимальными для сквозного складирования считаются товары с высоким спросом и значительным объемом транспортировки: товары массового потребления, пользующиеся постоянным спросом; скоропортящиеся продукты; товары высокого качества; продукция для рекламных мероприятий [85].

Как правило, широко используется в распределительных центрах розничных сетей.

Граф транспортной системы, использующей кросс-докинг, представляет собой два или более сгруппированных подграфа, соединённых между собой посредством выделенных вершин – складов временного хранения (см.

Рисунок 16). Вершины А и B на Рисунок 16 представляют точки консолидации заявок – кросс-доки. В этих вершинах производится консолидация нескольких заявок в одну большую, формируются загрузки, которые впоследствии отправляются на другой кросс-док или конечному заказчику. С другой стороны кросс-док может использоваться для разделения большого заказа на несколько более мелких с последующей отправкой нескольким потребителям.

Рисунок 16 – Граф транспортной системы с кросс-докингом Так как граф транспортной системы с использованием кросс-докинга по определению разбит на локализованные участки, то можно сделать вывод, что при организации интерактивной диспетчеризации описанный ниже разделительный алгоритм не даст значительного преимущества по сравнению с лимитирующим. За исключением ситуации задач большого масштаба, когда локализованные участки сами по себе могут быть эффективно разбиты на более мелкие сферы ответственности групп акторов.

Транспортировка между точками кросс-доков зачастую обеспечивается ресурсами большой вместимости (железнодорожный транспорт, автопоезда).

В то время как доставка и сбор заказов с точек отправления и назначения осуществляется ресурсами относительно меньшей вместимости. В силу этих обстоятельств имеет смысл изначальное разбиение графа транспортной системы на два или более подграфа (см. Рисунок 17). В таком случае интерактивная диспетчеризация может быть применена для подграфов отдельно.

Рисунок 17 – Разбиение графа транспортной системы с кросс-докингом 2.7.5 Транспортировка с использованием транспорта с фиксированным расписанием Схожей организационной структурой обладает система перевозки грузов с использованием стороннего транспорта с фиксированным расписанием (железнодорожный транспорт, паромы, грузовые авиаперевозки). В таком случае транспортный оператор должен обеспечить доставку груза от точки отправления до порта отправки с одной стороны и подбор исполнителя с последующей доставкой до точки назначения с другой. Примером транспортного оператора с такой схемой доставки является финская компания T.Lehtinen, базирующая в г. Коувола [86], занимающаяся перевозкой грузов из Финляндии в континентальную Европу и обратно через Балтийское море.

Дополнительную сложность такой транспортной системы представляет необходимость учёта расписания движения регулярных ресурсов и бронирования мест на них. При использовании интерактивной диспетчеризации проблема бронирования билетов на ресурсы с фиксированным расписанием может быть решена посредством прогнозирования уровня использования рейсов и обезличенного бронирования мест на эти рейсы.

Кроме этого дополнительные варианты назначения обуславливаются несколькими точками отправления и прибытия паромов. Эта проблема особенно актуальна для систем планирования с горизонтом, так как обуславливает необходимость рассмотрения вариантов отправки из нескольких портов, которые могут предоставлять различную стоимость и время обслуживания.