optymalizacja sieci logistycznych transportu intermodalnego

PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ
z. 111
Transport
2016
Jakub Murawski
_
"GYG
OPTYMALIZACJA SIECI LOGISTYCZNYCH
TRANSPORTU INTERMODALNEGO
\: maj 2016
Streszczenie: !
!intermodalnych !
"
'
eci
logistycznych transportu intermodalnego oraz opisano algorytm, jaki %
[ '
'#
Q G
G
[
1. &'?(
Od wielu lat jednym z %
" %
$ G !
'ˆ%/D;:'\+
!}
X
! }
!
"
'
""
}
+
!X
* +
' ˆ }
"
%
"G " ! *+
'QG!
!%
jest ograniczenie do 2050 r. emisji gazów cieplarnianych emitowanych w sektorze transportu o 60% w stosunku do poziomu z 1990 r. [1].
%[G %
!
% !_'X!
sany w Strate \ Y >:>: ) >:: - j
w 2013 roku przez ówczesne Ministerstwo Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej to stworzenie w Polsce zintegrowanego systemu transportowego, co wymaga rozbu"
!&
""}
' ( ! )" &- "G !
% trans
'G%
}
428
Jakub Murawski
_"
"
}
"
'€9]
Niestety, w chwili obecnej transport intermodalny w Polsce nie jest w najlepszej kondy'_G>:/‡'_
}
>‡:G
dla Unii Europejskiej. Jednak dla porównania w tym samym okresie czasu w Hiszpanii
‡ D:: G " < :: G {
" %
32 600 mln tkm.
#G
%[G%
_
'
Dla porównania praca przewozowa zrealizowana kolej
}
_
>::
/::G%>:/:}
/D::'
!
%"
" G a w 2012 roku wspomniany
%>‚˜>://'
2. PROBLEM BADAWCZY
@
!
""G""}
" !, %
! [ !
)-!
'^
}
& G & G & &}
tyczna oraz suprastruktura [4].
Y
!
&}
G % [ !%" " przewozu, co %
& pracy terminali.
%" " " ! G!
!
systemu transportowego.
W publikacji [5ƒ %G %
[
!-logistycznych, cha
!"%""
&
& -"' ^ %
}
G
"}
" $ "' _
}
"%$
&
G
%
! & }
$
"
$'
Definicja transportu intermodalnego przytoczona w [10ƒ!G%
ransport intermodal % &[ ! ! % !" !%"G
"
}
'
}
wany przez jednego operatora logistycznego na podsta
'#%}
!%[ technologie transportu intermodalnego takie jak: technologia "ruchomej dro-
Optymalizacja sieci logistycznych transportu intermodalnego
429
gi", technologia przewozu "na barana", technologia transportu bimodalnego, technologia
kontenerów wielkich i specjalizowanych oraz technologia pojemników systemu ACTS
(Abroll Container Transport System).
( " "
[G %
w trakcie realizacji procesu transportowego z wykorzystaniem opisywanej technologii an%
G " %
$
'
prze ˆ
£ Y )ˆ£Y-' ˆ£Y &}
kowane jednostki innego rodzaju takie jak nadwozia wymienne i naczepy transportu kombi
'
ˆ£Y%
!"G}
" !G }
!
"
! [7].
Problematyka %
}
'(
%%[G%
}
"%F ! G }
malnych tras dla p! !"=!"G rozwoju transportu intermodalnego. W opinii autora najbardziej fundamentalnym proble
"
}
zów intermodalnych i &'
@
! &G ! &
&
'%!%[
""
"
Gtakie jak:
lokalizacja terminala, w[ G G %
"
technologii.
^[
G%
!"
}
G
!
"}
'{
%
"
|
G !
[ & !' ! "
!
%"[!G
[
!"
[F
inwestora ì ! " !
po zrealizowaniu inwestycji;
operatora terminala ì minimalizacja kosztów utrzymania obiektu;
potencjalnych klientów (np. organizatorów przewozów) ì [}
!
"ž
$ì ograniczenie negatywnego €<].
ˆ%[G G G }
[ }
G G "
}
mnianymi uczestnikami procesu, tj. inwestorami, potencjalnymi klientami, operatorami
logistycznymi, czy osobami odpowiedzialnymi za tworzenie strategicznych planów trans-
430
Jakub Murawski
"'„
G
}
nie metod modelowania matematycznego oraz algorytmów optymalizacyjnych.
3. MODEL MATEMATYCZNY
Przedmiotowy model matematyczny problemu optymalizacji intermodalnych sieci logi" G %
%
! %
terminalu G G!
!!
}
'_
odbiorcy doce
'X!
%
F
"
ž
przewozy [ %
ž
[!
%"
!"
"ž
[
!!!%
!
ž
"G!
%"[
'
Rys. 1. Struktura intermodalnego systemu transportowego
W strukturze intermodalnego systemu transportowego zaprezentowanej na rys. 1 %
!%[
F
!)
-ž
!)$
-ž
!
"
)!!" %
!%[ ! }
wych);
$ " !
ž
arametrami ekonomicznymi i technicznymi;
Optymalizacja sieci logistycznych transportu intermodalnego
431
"
"
ž
"
[
&'
Model matematyczny intermodalnego systemu transportowego IST %[
!F
IST
S , P, T , C , Z , O
(1)
gdzie:
S – struktura intermodalnego systemu transportowego,
P – !
!!!"G
T – zbiór numerów technologii transportu intermodalnego,
C – zbiór charakterystyk,
Z – zadanie przewozowe zadane dla intermodalnego systemu transportowego,
O – organizacja intermodalnego systemu transportowego.
N
%G%
F
zbiór I numerów nadawców;
zbiór J numerów odbiorców;
zbiór H numerów terminali transportu intermodalnego;
zbiór R numerów technologii transportu intermodalnego;
dwuwymiarowa binarna macierz F %
)
! "}
nicznych) przystosowanie h-tego terminalu do r-tej technologii transportu
intermodalnego;
dwuwymiarowa macierz Q jaka [[
i-j-ž
trójwymiarowa macierz K1 poi-h-tym terminalem z wykorzystaniem r-tej technologii transportu intermodalnego;
trójwymiarowa macierz K2 po h-tym terminalem a h'-tym terminalem z wykorzystaniem r-tej technologii
transportu intermodalnego;
trójwymiarowa macierz K3 poh-tym terminalem a j-
r-tej technologii transportu intermodalnego;
dwuwymiarowa macierz K4 }
--ž
dwuwymiarowa macierz KP w h-tym terminalu z wykorzystaniem r-tej technologii transportu intermodalnego;
dwuwymiarowa macierz KE "-
}
r-tej technologii transportu intermodalnego;
wektor NT "
"-tego terminalu;
dwuwymiarowa macierz NR ok
h-tego terminalu r-tej technologii transportu intermodalnego;
wektor ZT [
"-tego terminalu;
432
Jakub Murawski
dwuwymiarowa macierz ZR [ "-tego terminalu
!
r-tej technologii transportu
intermodalnego;
wektor ZM [![
}
na w h-tym terminalu aby je"
'
W om
"
&
F
dwuwymiarowa binarna macierz Y &przystosowaniu h-tego
r-tej technologii transportu intermodalnego:
trójwymiarowa macierz X1 !
%"
i-h-tym terminalem z wykorzystaniem r-tej technologii transportu intermodalnego;
trójwymiarowa macierz X2 !
%"
h-tym a h'-tym terminalem z wykorzystaniem r-tej technologii transportu intermodalnego;
trójwymiarowa macierz X3 !
%"
h-tym terminalem a j-z wykorzystaniem r-tej technologii transportu intermodalnego;
dwuwymiarowa macierz X4 ! %" }
--'
B
!$"F
[! %"
"
"[
F
r  R h  H i  I
r  R h  H h '  H
r  R h  H j  J
j  I j  J
x1ihr t 0
(2)
x2hh ' r t 0
(3)
x3hjr t 0
(4)
x4ij t 0
(5)
[!
"h-tego terminala z wykorzystaniem r-tej technologii
[!
!
"
danej technologii:
r  R h  H
r  R h  H
¦
¦
iI
hH
x1ihr
x 2hh ' r
¦
¦
h 'H
x 2hh ' r
(6)
x3hjr
(7)
jJ
[!%i-
[ jak zapotrzebowanie na wywóz od tego nadawcy:
i  I
¦ ¦
rR
hH
x1ihr ¦ jJ x 4ij
¦
jJ
qij
(8)
Optymalizacja sieci logistycznych transportu intermodalnego
433
[ ! % j-
[ }
trzebowanie na dowóz do tego odbiorcy:
j  J
¦ ¦
rR
hH
x3hjr ¦ iI x 4ij
¦
iI
qij
(9)
%
[
%
t-ty terminal z wykorzystaniem r-tej techno %
"F
r  R h  H
sgn
r  R h  H
sgn
¦
¦
iI
x1ihr d yhr
(10)
jJ
x3hjr d yhr
(11)
h %
[ r-tej technologii
%
%
!
""F
r  R h  H f hr t yhr
(12)
[!
"h-tym terminalu z wykorzystaniem r-tej tech
%
[%[
"F
r  R h  H
r  R h  H
¦
¦
iI
x1ihr d zrhr
(13)
jJ
x3hjr d zrhr
(14)
[ ! " h-tym terminalu %
[
%[
F
h  H
h  H
¦ ¦
¦ ¦
rR
iI
x1ihr d zth
(15)
rR
jJ
x3hjr d zth
(16)
[ ! " h- %
[
% [ ków dla jakiej uruchomienie tego terminalu jest
F
h  H
h  H
¦ ¦
¦ ¦
rR
iI
x1ihr t zmh
(17)
rR
jJ
x3hjr t zmh
(18)
‰
!
F
434
Jakub Murawski
F X 1, X 2, X 3, X 4, Y min
¦ ¦
rR
iI
¦ rR ¦ hH kphr ˜
¦
hH
¦
iI
(19)
x1ihr ˜k1ihr ¦ hH ¦ h 'H x 2hh ' r ˜k 2hh ' r ¦ jJ ¦ hH x3hjr ˜k 3hjr ¦ iI ¦ jJ x 4ij ˜k 4ij x1ihr ¦ jJ x3hjr ¦ hH nth ˜ sgn
¦
rR
yhr ¦ rR ¦ hH nrhr kehr ˜ yhr
#&
%
"
"G!
'
4. ALGORYTM OPTYMALIZACYJNY
Rozpatrywany problem optymalizacji sieci logistycznych transportu intermodalnego jest
problemem NP-trudnym, co oznacza %
}
"
"
{_'_
{_
G!
%
&[
}
' _ $ % '' }
%
G
&G
œ!}
nym grafie [11].
W przypadku przedmiotowego problemu badawczego %
G
otrzymany wynik zaw
'^!"%[''
$' {
analitycznego jest niezasadne ze wzgl [ G
%
$'*
{_
%
! " !' ^ $ %" "
%
[
G!
%)
$-'
"%
!wania analizowanego zagadnienia wybra
'(
)
%
-
!
}
!"
"}
ce w czasie. ( &
$G!
%
}
'^
na '#%
[G%
}
%
G ! ! " [3].
(
G
%
}
!G !
" " "
(np. optymalizowana funkcja jest zmienna w czasie lub ma wiele ekstremów lokalnych).
#
wykorzystywane nawet wtedy, gdy funkcja celu nie istnieje albo jest
' ^ ! " [ % %
}
%["'
Optymalizacja sieci logistycznych transportu intermodalnego
435
{
G!!
%
'G
%
" [ !
w przypadku algorytmów analitycznych dedy" !'
["
}
ce w sobie zalety algorytmów ewolucyjnych z innymi metodami optymalizacyjnymi. PoG %
jednak wolniejsze od stan" "
" )' ! "
-' G %
!
G
}
' %
ezienie lepszego
G
[
$['
@
%
%
' [acierzy zmiennych decyzyjnych. Macierz Y która wskazuje czy dany terminal po
[ " [ " }
kodowana w postaci binarnej, natomiast macierze X1, X2, X3 i X4 [ }
dunków jakie [ ! "
&zakodowane liczbami rzeczywistymi.
5. WNIOSKI
Q " " }
dalnego jest wskazywany, jako ! ! _
' @
" " " G [
"
&
!
}
dunkowych z wykorzystaniem najnowszych technologii a ogólnopolskie plany rozbudowy
ich sieci ' {
G %
odpowiedniej "G
%%""
}
dywane jest zapotrzebowanie w zakresie inwestycji w nowe terminale intermodalne.
%
"
}
nali oraz ich parametrów.
}
intermodalnych sieci logistycznych. Opracowany model matematyczny w przy
%}
optymalnej " }
dalnego przy okr
""
""
"'
Q
!
"G}
![
}
ku rozbudowy zarówno polskiej ja
!
"}
'
&G
!"
zagadnienia. Przy zaproponowanym wykorzystanie projektowanego pakietu
komputerowego &
'
436
Jakub Murawski
_ ! %
" G%
'
X!
[
oraz stosunkowo wysoka [ $ ) ! " !
"
"-'_
G%
"}
"G " " !G
%
$
"
"
"'ˆ
}
!
%
%"
!}
nych podobnych do przedmiotowego.
Bibliografia
1. Q ' _ – %
'+
GQ
>://'
2. Debudaj-Grabysz A., Deorowicz S., Widuch J.: Algorytmy i struktury danych: wybór zawaansowanych
metod, Wyd. _
"q
GX
>:/'
3. Goldberg D. E.: Algorytmy genetyczne i ich zastosowania, Wyd. Naukowo-Techniczne, Warszawa 1998.
4. Jacyna M.: Wybrane zagadnienia modelowania systemów transportowych, OWPW, Warszawa 2009.
5. Jacyna M. (red.): System Logistyczny Polski. Uwarunkowania techniczno-technologiczne komodalnoGB_G>:/>'
6. Mindur L. (red): Technologie transportowe, Wyd. Instytutu Technologii Eksploatacji - PIB, Radom 2014.
7. Neider J., Marciniak-Neider D.: Transport intermodalny, Polskie Wyd. Ekonomiczne. Warszawa 1997.
8. @ˆ'FY
'Y
"'Innovatio Press, Lublin 2011.
9. @
\ Y >:>: ) >:: ' Ministerstwo Transportu,
Budownictwa i Gospodarki Morskiej, Warszawa 2013.
10. Terminology on combined transport, European Conference of Ministers of Transport, European Commission, New York – Geneva 2001.
11. Wirth N.: Algorytmy + Struktury danych=Programy, Wyd. Naukowo-Techniczne, Warszawa 2000.
OPTIMIZATION OF INTERMODAL LOGISTICS NETWORKS
Summary: The article contains information about perspective for intermodal freight growth and consequent
need for the development of intermodal transshipment hubs network. The article presents a mathematical
model of optimization task on the problem of intermodal logistics network optimization and describes algorithm which can be used to solve it.
Keywords: intermodal transport, transshipment hubs, logistics network