Одеська національна академія зв’язку ім
Одеська національна академія зв’язку ім. О.С. Попова
Мухін Василь Георгійович
УДК 656.8.001
Оптимізація мережі поштового зв’язку України
05.12.02 – телекомунікаційні системи та мережі
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Одеса – 2003
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Одеській національній академії зв’язку ім. О.С. Попова
Державного комітету зв’язку та інформатизації України
Науковий керівник: доктор технічних наук, професор
Ящук Леонід Омелянович,
Одеська національна академія зв’язку ім. О.С. Попова, завідувач кафедри.
Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор
Балашов Віталій Олександрович,
Одеський науково-дослідний інститут зв’язку,
директор;
кандидат технічних наук
Дьяконов Анатолій Сергійович,
Український науково-дослідний інституту зв’язку,
м. Київ, начальник відділу.
Провідна установа: Харківський національний університет радіо-
електроніки Міністерства освіти і науки України,
кафедра телекомунікаційних систем.
Захист відбудеться 12.06.2003 р. о 10.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д41.816.02 в Одеській національній академії зв’язку ім О.С. Попова за адресою: 65029, м. Одеса, вул. Кузнечна, 1.
З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Одеської національної академії зв’язку ім. О.С. Попова.
Автореферат розісланий 10.05. 2003 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Плотников В.М.
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми
Поштовий зв’язок відіграє виключно важливу роль у розвитку економіки країни, побудові національної та глобальної інформаційної інфраструктури, прискоренні інтеграційних процесів у світі. Втім, розвиток електронних засобів телекомунікацій, конкуренція з боку комерційних структур, що надають послуги поштового зв’язку, зростання витрат на перевезення і оброблення пошти, зубожіння широких верств населення, відсутність державної підтримки галузі та ряд інших факторів призвели до багаторазового падіння поштових потоків, поставили державну пошту України на межу виживання.
Відсутність адекватної математичної моделі функціонування мережі поштового зв’язку, надмірність мережі об’єктів поштового зв’язку, безсистемна побудова поштових маршрутів, неузгодженість розкладів руху поштових вагонів у складі пасажирських поїздів з потребами пошти приводили до збільшення витрат на перевезення і оброблення пошти, великих витрат часу на очікування відправлення пошти, неприйнятних термінів проходження письмової кореспонденції та періодичних видань.
Комплексною програмою створення Єдиної національної системи зв’язку України (Постанова Кабінету Міністрів України від 23 вересня 1993 р. № 790), Програмою реструктуризації Українського об’єднання поштового зв’язку “Укрпошта” (Постанова Кабінету Міністрів України від 4 січня 1998 р. № 1), Концепцією розвитку зв’язку України до 2010 року (Постанова Кабінету Міністрів України від 9 грудня 1999 р. № 2238) передбачалось суттєве підвищення ефективності поштового зв’язку, зокрема, скорочення витрат на функціонування мережі поштового зв’язку та скорочення термінів проходження письмової кореспонденції в Україні, однак скрутне становище Українського державного підприємства поштового зв’язку УДППЗ “Укрпошта” не дозволило запровадити в життя поставлені задачі.
Вирішення проблеми скорочення витрат на функціонування мережі поштового зв’язку є основною передумовою забезпечення виконання поштовим зв’язком своєї головної функції – пересилання поштових відправлень і періодичних видань.
Вирішення проблеми скорочення термінів проходження пошти і періодичних видань має виключно важливе економічне, політичне, соціальне та культурне значення, обумовлене підвищенням ефективності управління народногосподарським комплексом; зміцненням позицій державної пошти в конкуренції з комерційними поштовими структурами та електронними засобами телекомунікацій; своєчасним доставлянням передплатникам періодичних видань, особливо загальнодержавних; зближенням і більш близьким спілкуванням людей; підвищенням якості послуг поштового зв’язку; піднесенням авторитету державної пошти України; зростанням обсягів поштових відправлень і, як наслідок, зростанням прибутків від їх пересилання.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами
Робота виконана за реальними потребами галузі зв’язку України. Основні результати дисертаційної роботи спрямовані на виконання державних програм створення Єдиної національної системи зв’язку України та державних програм розвитку галузі зв’язку України і використані в науково-дослідних темах, які провадились в Одеській національній академії зв’язку ім. О.С. Попова на замовлення й за планами Державного комітету зв’язку та інформатизації України (НДР № 0100U002786, НДР № 0101U001525, НДР № 0102U004027).
Мета і задачі дослідження
Метою роботи є вирішення проблем суттєвого підвищення ефективності поштового зв’язку України, основними складовими якої є скорочення витрат на функціонування мережі поштового зв’язку та скорочення термінів проходження пошти і періодичних видань в Україні.
Для досягнення мети необхідно розв’язати наступні ключові задачі:
-
розробити математичну модель функціонування магістральної мережі поштового зв’язку України,
-
оптимізувати структуру мережі поштового зв’язку України;
-
розробити шляхи скорочення витрат на функціонування мережі поштового зв’язку України;
-
розробити шляхи скорочення термінів проходження письмової кореспонденції та періодичних видань в Україні;
-
розробити схему магістральних перевезень пошти в Україні з використанням для перевезень пошти виключно відомчого автомобільного транспорту;
-
створити передумови адаптації схеми магістральних перевезень пошти до надзвичайних ситуацій і до змін обсягів поштових потоків;
-
поширити принципи синхронізації перевезення й оброблення пошти на мережі поштового зв’язку без транзитного оброблення пошти, мережі поштового зв’язку з транзитним обробленням пошти в довільному числі транзитних вузлів та мережі поштового зв’язку з довільними відстанями між вузлами;
-
впровадити результати робіт в УДППЗ “Укрпошта”.
Об’єктом дослідження є мережа поштового зв’язку України.
Предметом дослідження є моделі, методи та алгоритми оптимізації мережі поштового зв’язку України, зокрема, оптимізації структури мережі поштового зв’язку, оптимізації мережі об’єктів поштового зв’язку та оптимізації мережі поштових маршрутів.
Методи дослідження базуються на методах математичного аналізу, методах математичного моделювання, методах теорії графів та методах спрямованого перебору, адаптованих до задач поштового зв’язку.
Наукова новизна отриманих результатів
1.
Розроблено математичну модель функціонування магістральної мережі поштового зв’язку з транзитним обробленням пошти, яка дає можливість визначити її основні показники, зокрема, розподіл поштових потоків по поштових маршрутах, розподіл поштових потоків по транзитних вузлах і розподіл поштових потоків по числу транзитних оброблень пошти.
2.
Обгрунтовано критерії, визначено обмеження, розроблено алгоритми та розв’язано ключові задачі оптимізації мережі поштового зв’язку.
3.
Доведено, що оптимальними структурами магістральної мережі поштового зв’язку за умов малих поштових потоків є структури з транзитним обробленням пошти в одному або декількох транзитних вузлах; за умов великих поштових потоків – структури без транзитного оброблення пошти з безпосередніми зв’язками між визначеними групами вузлів або між усіма вузлами; за умов середніх поштових потоків – структури обох зазначених видів.
4.
Доведено, що в мережі поштового зв’язку з транзитним обробленням пошти існує така кількість зазначених вузлів, за якої загальна протяжність поштових маршрутів мережі сягає мінімуму, і така кількість зазначених вузлів, за якою середня кількість оброблень одного поштового відправлення сягає максимуму.
5.
Принципи синхронізації перевезення й оброблення пошти доопрацьовано та розповсюджено на мережі поштового зв’язку без транзитного оброблення пошти, мережі поштового зв’язку з транзитним обробленням пошти в довільному числі транзитних вузлів та мережі поштового зв’язку з довільними відстанями між вузлами.
Практичне значення одержаних результатів
1.
Суттєво зменшено витрати на функціонування мережі поштового зв’язку України за рахунок об’єднання вузлів поштового зв’язку в областях України, зокрема, лише по Житомирській, Одеській, Харківській та Чернігівській областях, які провадять пілотні проекти, в сумі близько 6 млн. грн. за рік.
2.
Суттєво зменшено витрати на перевезення пошти, зокрема, лише на магістральні перевезення пошти в сумі близько 4 млн. грн. за рік.
3.
Створено передумови адаптації схеми магістральних перевезень пошти до надзвичайних ситуацій та до змін обсягів поштових потоків.
4.
Виконано завдання державних органів і рекомендації Всесвітнього поштового союзу зі скорочення термінів проходження письмової кореспонденції та періодичних видань в Україні при використанні для перевезень пошти виключно відомчого автомобільного транспорту.
5.
Скорочено контрольні терміни проходження письмової кореспонденції в Україні:
-
між населеними пунктами однієї області з 3 до 2 днів,
-
між обласними центрами – з 4 до 3 днів,
-
між іншими населеними пунктами різних областей – з 5 до 4 днів.
6.
Збільшено число обласних центрів, в яких загальнодержавні періодичні видання доставляються в день виходу з друку, з 18 до 21; число областей, в населених пунктах яких загальнодержавні періодичні видання доставляються в день виходу з друку, – з 8 до 11; забезпечено доставляння загальнодержавних періодичних видань не пізніше наступного дня після виходу з друку в решті обласних центрів і населених пунктів України.
7.
Результати виконаних досліджень впроваджено в навчальний процес підготовки, перепідготовки та підвищення кваліфікації спеціалістів поштового зв’язку.
Особистий внесок здобувача
Основні результати роботи отримані самостійно. Деякі результати отримані у співпраці з науковим керівником, іншими науковцями, опубліковані в сумісних статтях та колективній монографії, де внесок кожного з співавторів є приблизно однаковим.
Апробація результатів дисертації
Основні результати дисертації доповідались і обговорювались на науково-технічних радах Державного комітету зв’язку та інформатизації України й УДППЗ “Укрпошта” (Київ, 2000 – 2002 рр.), на Першому Всеукраїнському форумі працівників поштового зв’язку (Київ, 17 серпня 1999 р.), на конференції Всесвітнього поштового союзу зі стратегічних питань (Женева, 29 – 31 жовтня 2002 р.), на 28 засіданні Ради глав Регіональної співдружності в галузі зв’язку (Москва, 18 грудня 2002 р.), на 57 науково-технічній конференції “Освіта і наука” професорсько-викладацького складу та наукових працівників Національної академії зв’язку ім. О.С. Попова (Одеса, 15 – 18 жовтня 2002 р.).
Публікації
За матеріалами дисертації опубліковано 9 наукових праць, у тому числі одна монографія (у співавторстві), 8 статей в науково-технічних журналах і збірниках наукових праць (6 у співавторстві).
Структура дисертації
Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків та двох додатків. Загальний обсяг роботи 105 сторінок друкарського тексту, в тому числі 21 рисунок, 17 таблиць, список використаних джерел (76 найменувань).
Зміст роботи
У вступі обгрунтовано актуальність теми дослідження, наукову новизну і практичну цінність, подано загальну характеристику роботи.
У першому розділі проведено аналіз задач оптимізації мережі поштового зв’язку України, обгрунтовано критерії оптимальності та визначено обмеження зазначених задач, розглянуто питання адаптації відомих методів оптимізації до розв’язання задач оптимізації мережі поштового зв’язку України.
Мережа поштового зв’язку України має багаторівневу ієрархічну структуру, яка, в цілому, повторює структуру адміністративно-територіального устрою України (рис. 1).
? ?
Рис. 1
Загальна задача оптимізації мережі поштового зв’язку України постає як задача побудови мережі, оптимальної за критерієм мінімізації витрат на перевезення й оброблення пошти
Sмер = Sпер + Sобр = min.
Як основні обмеження при розв’язанні задачі виступають:
·
структура мережі поштового зв’язку;
·
контрольні терміни проходження письмової кореспонденції;
·
значення мінімального часу готовності пошти до відправлення з об’єктів поштового зв’язку;
·
значення максимального часу надходження пошти до об’єктів поштового зв’язку;
·
значення часу оброблення пошти в об’єктах поштового зв’язку;
·
значення часу готовності періодичних видань до відправлення з експедиційних об’єктів поштового зв’язку;
·
значення мінімального часу початку виймання листів з поштових скриньок;
·
значення обсягів поштових потоків;
·
вартість перевезення пошти по магістральних, обласних, районних (міських) маршрутах;
·
вартість оброблення пошти в об’єктах поштового зв’язку;
·
типи і вантажопідйомності транспортних засобів для перевезень пошти;
·
значення середніх швидкостей руху поштового транспорту по магістральних, обласних, районних (міських) маршрутах;
·
значення середнього часу проходження сільських (доставних) маршрутів (маршрутів листонош) тощо.
Складений і суперечливий критерій оптимізації, велика кількість обмежень (наведений перелік далеко не повний) і труднощі формалізації деяких із них істотно ускладнюють розв’язання задачі оптимізації мережі поштового зв’язку України.
Як складові оптимізації мережі поштового зв’язку виступають:
-
оптимізація структури мережі поштового зв’язку,
-
оптимізація мережі об’єктів поштового зв’язку,
-
оптимізація мережі поштових маршрутів.
У другому розділі розроблено математичну модель функціонування мережі поштового зв’язку з транзитним обробленням пошти, призначену для визначення основних показників перевезення і оброблення пошти:
-
оптимального числа і місць розташування транзитних вузлів,
-
розподілу поштових потоків по поштових маршрутах,
-
розподілу поштових потоків по транзитних вузлах,
-
розподілу поштових потоків по числу оброблень пошти,
-
вартості перевезення пошти в мережі,
-
вартості оброблення пошти в мережі,
-
часу проходження пошти між вузлами мережі тощо.
Схема магістральної мережі поштового зв’язку з транзитним обробленням пошти наведена на рис. 2.
q1 r1
qi rj
q0 r0
qm rn
s0
s1 sk sl
Рис. 2
Схема містить w вузлів, в числі яких v транзитних вузлів (ТВ), з’єднаних між собою поштовими маршрутами ТВ – ТВ за принципом “кожний з кожним” (виділені жирними лініями), і w - v підпорядкованих їм обласних вузлів (ОВ) кожний з яких з’єднаний поштовими маршрутами ОВ – ТВ і ТВ – ОВ з найближчим до нього транзитним вузлом.
Як ТВ виступають (q0; s0; …; r0), як ОВ – (q1, q2, …, qm; s1, s2, …, sl; …; r1, r2, …, rn).
Як вихідні дані виступають:
-
матриця найкоротших відстаней між вузлами мережі,
-
матриця міжвузлових поштових потоків (усереднених або по окремих видах),
-
вартість перевезення пошти на 1 км різними транспортними засобами,
-
вартість оброблення одного поштового відправлення (усередненого або по окремих видах),
-
швидкість руху поштового транспорту (усереднена або по окремих маршрутах),
-
значення вантажопідйомності транспортних засобів, застосовуємих для перевезень пошти, тощо.
Можливе число транзитних вузлів 1? v = w.
При v = 1 схема перетворюється на схему з головним транзитним вузлом, при v = w – на схему, всі вузли якої з’єднані за принципом “кожний з кожним”.
Оптимальне число і місця розташування транзитних вузлів визначаються за критерієм мінімуму витрат на перевезення й оброблення пошти.
Оскільки значення оптимальних чисел і місць розташування транзитних вузлів за критеріями мінімуму витрат на перевезення і мінімуму витрат на оброблення пошти в загальному випадку не збігаються, доцільно визначати ці значення окремо, після чого знаходити їх оптимальне сполучення.
Визначення оптимального числа і місць розташування транзитних вузлів за критерієм мінімуму витрат на перевезення пошти зводиться до знаходження сумарної протяжності поштових маршрутів Lv для всіх можливих сполучень числа і місць розташування транзитних вузлів v серед w вузлів мережі
і вибору мінімальної з них
Lv = min (L1, L2, …, Lw ).
Приклад такого визначення для 25 вузлів, розташованих у виді квадратної матриці 5х5 з одиничними відстанями між її сусідніми елементами, наведений на рис. 3. Серед можливих варіантів розташування транзитних вузлів показані лише ті, що забезпечують мінімум сумарної протяжності поштових маршрутів. Вважається, що поштові маршрути можуть проходити лише по горизонтальним і вертикальним шляхам. Транзитні вузли виділені темними клітками, в інших клітках зазначені відстані від найближчих транзитних вузлів.
v = 1 v = 2 v = 3 v = 4
Рис. 3
Значення протяжностей маршрутів L (ТВ – ТВ), L(ОВ – ТВ) та L (У ) (в одному напрямі) для w = 25; v = 1, 2, 3, 4, 5 наведені в табл. 1.
Таблиця 1
Число транзитних вузлів | 1 | 2 | 3 | 4 | 5
Сумарна протяжність
маршрутів L (ТВ – ТВ) | 0 | 2 |
8 | 16 | 24
Сумарна протяжність
маршрутів L (ОВ – ТВ) | 60 | 45 | 35 | 30 | 28
Сумарна протяжність
маршрутів L (У ) мережі | 60 | 47 | 43 | 46 | 52
Як випливає з табл. 1, мінімальне значення сумарної протяжності поштових маршрутів досягається при v = 3. Існування мінімального значення сумарної протяжності поштових маршрутів в загальному випадку визначається тим, що зі зростанням числа транзитних вузлів швидкість збільшення протяжностей L (ТВ – ТВ) зростає, а швидкість зменшення протяжностей маршрутів L (ОВ – ТВ) – уповільнюється, тому визначення оптимального числа і місць розташування транзитних вузлів можна провадити лише до виявлення мінімального значення L (У ).
Визначення розподілу поштових потоків по поштових маршрутах (в квадратних дужках – значення сумарних потоків між двома сусідніми вузлами, в круглих дужках – значення власних потоків між цими вузлами) випливає з аналізу схеми (рис. 2):
Аналогічно визначаються значення а також значення
З отриманого розподілу поштових потоків по поштових маршрутах визначається необхідна вантажопідйомність поштового транспорту:
та вартість перевезень пошти по поштових маршрутах:
де Q(ТВ – ТВ), Q(ОВ – ТВ) – вартість перевезення пошти на 1 км транспортними засобами вантажопідйомністю Р(ТВ – ТВ), Р(ОВ – ТВ);
L(ТВ – ТВ), L(ОВ – ТВ) – протяжність маршрутів ТВ – ТВ, ОВ – ТВ, км.
Визначення розподілу поштових потоків по транзитних вузлах дає змогу розрахувати необхідне число робочих місць або засобів автоматизованого оброблення пошти в ТВ.
Повний потік H(s0) ТВ s0 складається з власного потоку Hвл (s0) і транзитного потоку Hтр (s0).
З аналізу схеми рис. 2 випливає:
Аналогічно визначаються Hвл (q0), … , Hвл (r0) та Hтр (q0), … , Hтр (r0).
Визначення розподілу поштових потоків по числу оброблень пошти дає можливість отримати інтегральні показники оброблення пошти в мережі.
Поштові потоки в ТВ схеми магістральної мережі поштового зв’язку поділяються на потоки без транзитного оброблення пошти, потоки з транзитним обробленням пошти в одному ТВ та потоки з транзитним обробленням пошти в двох ТВ.
Обсяги поштових потоків H0, що прямують без транзитного оброблення пошти; обсяги поштових потоків H1, що прямують з транзитним обробленням пошти в одному ТВ та обсяги поштових потоків H2, що прямують з транзитним обробленням пошти в двох ТВ, визначаються зі схеми рис. 2:
Середнє число транзитних оброблень пошти в мережі становить:
В табл. 2 наведено приклад розподілу ОВ по ТВ і розраховані значення Nтр для w = 25; v = 1, 2, 3, 4, 5. Всі міжвузлові та внутрішньовузлові потоки вважаються одиничними, а вузли ОВ – рівномірно розподіленими за вузлами ТВ.
Таблиця 2
Число транзитних вузлів | 1 | 2 | 3 | 4 | 5
Закріплення ОВ за ТВ | 24 | 12, 11 | 8, 7, 7 | 6, 5, 5, 5 | 4, 4, 4, 4, 4
Середнє число транзитних оброблень пошти | 0,918 | 1,355 | 1,446 | 1,450 | 1,421
Як випливає з табл. 2, у випадку рівності всіх міжвузлових та внутрішньовузлових поштових потоків максимальне значення середнього числа транзитних оброблень пошти досягається при v = 4. При інших значеннях цих потоків зазначений максимум може зміщуватися.
Очевидно, що для зменшення числа транзитних сортувань слід організовувати ТВ на базі крупних обласних вузлів. За таких обмежень оптимальними місцями розташування ТВ виступають:
-
при v = 1 – Київ,
-
при v = 2 – Дніпропетровськ і Львів,
-
при v = 3 – Дніпропетровськ, Київ і Львів,
-
при v = 4 – Дніпропетровськ, Київ, Львів і Одеса.
Оскільки Київ виступає не тільки як найбільший вузол, а й як основний центр друкування загальнодержавних періодичних видань, він завжди повинен входити в число ТВ, отже варіант з v = 2 неприйнятний.
Слід зауважити, що вартість перевезень пошти в магістральній мережі поштового зв’язку визначається не тільки протяжністю поштових маршрутів, а й значеннями обсягів міжвузлових поштових потоків.
За умов існуючих нині малих обсягів поштових потоків, коли вантажопідйомності одного поштового автомобіля вистачає для перевезення всіх потоків між визначеним вузлом і рештою вузлів мережі, критерієм оптимальності магістральної мережі поштового зв’язку виступає мінімум машино-км, якому відповідає мінімум загальної протяжності поштових маршрутів.
За умов великих обсягів поштових потоків, коли вантажопідйомності одного поштового автомобіля вистачає для перевезення потоку лише між двома визначеними вузлами, критерієм оптимальності магістральної мережі поштового зв’язку виступає мінімум вантажо-км, якому відповідає перевезення пошти між вузлами мережі по найкоротших шляхах (в граничному випадку – схема перевезень за принципом “кожний з кожним”).
За умов середніх поштових потоків, коли вантажопідйомності одного поштового автомобіля вистачає для перевезення потоків між декількома визначеними вузлами, критеріями оптимальності магістральної мережі поштового зв’язку можуть виступати як перший, так і другий критерії.
Перехід від малих до великих обсягів поштових потоків можна уявити як збільшення числа ТВ за рахунок перетворення на ТВ тих ОВ, між якими вводяться прямі поштові маршрути, і відповідного перерозподілу закріплення ОВ за ТВ.
У третьому розділі розроблено алгоритми та виконано розв’язання основних задач оптимізації мережі поштового зв’язку України.
Оптимізація структури мережі поштового зв’язку України полягає у визначенні таких топологій магістральної, обласних, районних (міських) та сільських (доставних) мереж, які максимальною мірою відповідають їх функціональним призначенням.
Функціональні призначення обласних, районних (міських) та сільських (доставних) мереж полягають в забезпеченні зв’язків об’єкта поштового зв’язку більш високого рівня ієрархії з підпорядкованими йому об’єктами поштового зв’язку більш низького рівня ієрархії, тобто обласного вузла з підпорядкованими йому районними (міськими) вузлами; районного (міського) вузла з підпорядкованими йому відділеннями зв’язку; відділення зв’язку з населеними пунктами (доставними ділянками), які воно обслуговує. Виходячи з цього, оптимальними структурами обласних, районних (міських) та сільських (доставних) мереж є радіальні, кільцеві або радіально-кільцеві структури мінімальної протяжності.
Функціональне призначення магістральної мережі полягає в забезпеченні зв’язків об’єктів поштового зв’язку одного рівня ієрархії, тобто обласних вузлів між собою. Порівняно зі структурами обласних, районних (міських) та сільських (доставних) мереж структура магістральної мережі є значно складнішою. Обгрунтування оптимальної структури магістральної мережі має особливе значення, оскільки скорочення термінів проходження пошти між обласними центрами України автоматично призводить до відповідного скорочення термінів проходження пошти між будь-якими об’єктами поштового зв’язку, розташованими в різних областях України.
Доведено, що в залежності від обсягів міжвузлових поштових потоків та від співвідношення вартості перевезення і оброблення пошти, як оптимальні структури магістральної мережі виступають:
-
структури з одним транзитним вузлом,
-
структури з декількома транзитними вузлами,
-
структури з безпосередніми зв’язками між усіма визначеними групами вузлів,
-
структури з безпосередніми зв’язками між усіма вузлами.
На основі аналізу переваг і недоліків можливих структур магістральної мережі поштового зв’язку і зважаючи на необхідність у будь-якому випадку забезпечити перевезення загальнодержавних періодичних видань, що друкуються в Києві, в обласні центри України; значні поштові потоки, що прямують між Києвом і обласними центрами України, як оптимальну структуру магістральної мережі поштового зв’язку України обрано структуру з транзитним обробленням пошти в головному транзитному вузлі, розташованому в Києві, та передбачено можливість збільшення числа транзитних вузлів.
Оптимізація мережі об’єктів поштового зв’язку полягає у визначенні такої кількості вузлів поштового зв’язку та місць їх розташування, яка забезпечує мінімальні витрати на функціонування мережі з урахуванням заданих обмежень.
Мережа вузлів поштового зв’язку України включає понад 500 районних і міських вузлів, середній радіус зони обслуговування кожного з яких складає близько 20 км.
З технічної і технологічної точок зору середній радіус зони обслуговування одного вузла може бути збільшений в 2 рази, отже кількість районних (міських) вузлів може бути скорочена в 4 рази з одночасним скороченням контрольних термінів проходження поштових відправлень. Таке можливе, якщо відмовитись від залежності структури мереж вузлів поштового зв’язку від адміністративно-територіального устрою областей України і створити в цих областях міжрайонні (територіальні) вузли, які будуть безпосередньо обслуговувати відділення зв’язку, розташовані на закріплених за ними територіях.
Задача оптимізації мережі вузлів поштового зв’язку постає як задача знаходження такої сукупності міжрайонних вузлів, якій відповідає мінімум витрат на перевезення і оброблення пошти в області
Sмер обл = Sпер обл + Sобр обл = min.
Оптимізація мережі поштових маршрутів полягає у визначенні таких сукупностей поштових маршрутів, які забезпечують мінімізацію витрат на перевезення пошти на магістральному, обласному, районному (міському) або сільському (доставному) рівнях за умов виконання заданих обмежень.
Як вихідні дані виступають значення елементів матриці обсягів міжвузлових поштових потоків, матриці відстаней між вузлами по автошляхах України, вартість перевезень пошти на один км транспортними засобами різної вантажопідйомності по магістральних, обласних, районних (міських) або сільських (доставних) шляхах, середня швидкість руху поштового транспорту по зазначених шляхах, нормативи часу оброблення пошти у вузлах мережі тощо.
Особливість побудови магістральних і обласних радіальних поштових маршрутів полягає в тому, що в них передбачено можливість об’єднання маршрутів, які проходять по спільних або розташованих неподалік один від одного шляхах.
Оптимізація схеми магістральних перевезень пошти полягає у визначенні мінімальної кількості магістральних маршрутів мінімальної загальної протяжності, за якої забезпечуються установлені контрольні терміни проходження письмової кореспонденції та загальнодержавних періодичних видань в Україні.
Згідно зі структурою схеми магістральних перевезень пошти і відповідно до існуючих обсягів міжобласних поштових потоків схема магістральних перевезень пошти містить 26 поштових маршрутів – 25 автомобільних і 1 залізничний, який виконує функції постійно діючого маршруту надзвичайних ситуацій в найбільш підвладному природним катаклізмам Карпатському регіоні України.
Центральні поштові маршрути безпосередньо з’єднують усі обласні центри з Києвом, забезпечують функціонування схеми на рівні мінімального числа поштових маршрутів при дотриманні установлених контрольних термінів проходження письмової кореспонденції та доставляння загальнодержавних періодичних видань.
Регіональні поштові маршрути з’єднують між собою деякі обласні центри окремих регіонів України, забезпечують скорочення термінів проходження письмової кореспонденції і періодичних видань в регіонах, суттєво зменшують транзитні поштові потоки через Київ.
Адаптація схеми магістральних перевезень пошти до надзвичайних ситуацій заснована на створенні достатньої кількості альтернативних шляхів перевезення пошти, дублюванні вузлів поштового зв’язку, створенні резерву транспортних засобів для перевезень пошти.
Для адаптації схеми магістральних перевезень пошти до надзвичайних ситуацій використовуються як основні, так і додаткові поштові маршрути. Поштові маршрути надзвичайних ситуацій за звичайних умов для перевезень пошти не використовуються, але вони паспортизовані, створений необхідний резерв транспорту і розроблений порядок їх впровадження. В схемі магістральних перевезень пошти, за умов надзвичайних ситуацій, всі вузли можуть бути з’єднані між собою альтернативними шляхами минаючи Київ, завдяки чому надійність схеми суттєво зростає.
Адаптація схеми магістральних перевезень пошти до змін обсягів поштових потоків полягає в здійсненні змін пропускних спроможностей поштових маршрутів відповідно до зазначених змін обсягів поштових потоків. Для здійснення адаптації можуть використовуватися як існуючі, так і нові поштові маршрути.
У четвертому розділі досліджено проблеми мінімізації термінів проходження письмової кореспонденції та загальнодержавних періодичних видань в Україні.
Як випливає з рис. 1, пошта, що пересилається за найбільш складною схемою між сільськими населеними пунктами різних областей України, прямує через мережі поштового зв’язку всіх рівнів ієрархії, внаслідок чого синхронізація перевезення й оброблення пошти набуває виключно важливого значення і виступає як основний шлях скорочення контрольних термінів проходження письмової кореспонденції між об’єктами мережі поштового зв’язку України.
Через громіздкість схеми проходження пошти та неузгодженість перевезення й оброблення пошти в ієрархічних мережах поштового зв’язку виникають суттєві затримки її проходження. Як свідчить аналіз, в таких мережах загальні втрати часу, обумовлені затримками перевезення й оброблення пошти, порівняні з часом, що витрачається на їх здійснення, внаслідок чого терміни проходження пошти істотно збільшуються.
Синхронізація перевезення й оброблення пошти полягає в тому, що виходячи з заданих значень термінів проходження письмової кореспонденції, структури мережі поштового зв’язку і нормативів поштового зв’язку спочатку визначаються допустимі інтервали часу перевезення й оброблення пошти на магістральному, обласному, районному (міському) та сільському (доставному) рівнях, після чого визначаються необхідні поштові маршрути, види транспортних засобів для перевезень пошти, розклади руху поштового транспорту та число робочих місць з оброблення пошти у вузлах мережі.
Межі інтервалів перевезення й оброблення пошти можуть зміщуватися, тобто час проходження поштових маршрутів може бути збільшений або зменшений за рахунок відповідного зменшення або збільшення часу оброблення пошти.
В синхронізованій мережі поштового зв’язку виникає можливість визначати контрольні терміни проходження письмової кореспонденції не між парами об’єктів, а між групами однойменних об’єктів. Як зазначені об’єкти виступають:
-
населені пункти, розташовані в межах однієї області України;
-
обласні центри України;
-
населені пункти, розташовані в різних областях України.
На рис. 4 наведено типові часові діаграми проходження письмової кореспонденції в Україні з визначенням інтервалів часу перевезення й оброблення пошти при використанні на магістральному рівні мережі без транзитного оброблення пошти (рис. 4,а), мережі з транзитним обробленням пошти в одному (рис. 4,б) або декількох (рис. 4,в) транзитних вузлах.
ВЗ– РВ РВ–ОВ ОВ – ОВ ОВ–РВ РВ–ВЗ
а)
07 13 14 20 21 10 00 06 07 13
ВЗ– РВ РВ–ОВ ОВ –ТВ ТВ – ОВ ОВ–РВ РВ–ВЗ
б)
07 13 14 20 21 15 16 10 00 06 07 13
ВЗ–РВ РВ–ОВ ОВ – ТВ ТВ – ТВ ТВ – ОВ ОВ–РВ РВ–ВЗ
в)
07 13 14 20 21 08 10 08 10 21 00 06 07 13
Перший день Другий день Третій день Четвертий день
Рис. 4
На рис. 4 застосовано скорочення: ВЗ – Відділення зв’язку, РВ – Районний вузол зв’язку, ОВ – Обласний вузол зв’язку, ТВ – Транзитний вузол зв’язку.
Як випливає з наведених діаграм, контрольні терміни проходження письмової кореспонденції складають:
-
між населеними пунктами однієї області – 2 дні,
-
між обласними центрами – 3 дні (рис. 4,а, рис. 4,б), 4 дні (рис. 4,в),
-
між населеними пунктами різних областей – 4 дні.
У зв’язку з поширенням міжнародних зв’язків УДППЗ “Укрпошта”, використанням магістральних поштових маршрутів для транзиту міжнародної пошти через територію України, зростанням обсягів поштових потоків принципи синхронізації перевезення й оброблення пошти узагальнено та розповсюджено на мережі поштового зв’язку без транзитного оброблення пошти, мережі поштового зв’язку з транзитним обробленням пошти в довільному числі транзитних вузлів та мережі поштового зв’язку з довільними відстанями між вузлами.
У висновках сформульовано основні теоретичні та практичні результати дисертаційної роботи:
1.
Розроблено математичну модель функціонування магістральної мережі поштового зв’язку з транзитним обробленням пошти, яка дає змогу визначити її основні показники, зокрема, розподіл поштових потоків по поштових маршрутах, розподіл поштових потоків по транзитних вузлах і розподіл поштових потоків по числу оброблень пошти.
2.
Обгрунтовано критерії, визначено обмеження, розроблено алгоритми та розв’язано ключові задачі оптимізації структури мережі поштового зв’язку, оптимізації мережі об’єктів поштового зв’язку, оптимізації мережі поштових маршрутів.
3.
Доведено, що оптимальними структурами магістральної мережі поштового зв’язку за умов малих поштових потоків є структури з транзитним обробленням пошти в одному або кількох транзитних вузлах; за умов великих поштових потоків – структури без транзитного оброблення пошти з безпосередніми зв’язками між визначеними групами вузлів або між усіма вузлами; за умов середніх поштових потоків – структури обох зазначених видів.
4.
Принципи синхронізації перевезення й оброблення пошти доопрацьовано та розповсюджено на мережі поштового зв’язку без транзитного оброблення пошти, мережі поштового зв’язку з транзитним обробленням пошти в довільному числі транзитних вузлів та мережі поштового зв’язку з довільними відстанями між вузлами.
5.
Доведено, що в мережі поштового зв’язку з транзитними вузлами існує така кількість зазначених вузлів, за якої загальна протяжність поштових маршрутів цієї мережі сягає мінімуму, і така кількість зазначених вузлів, за якої середня кількість сортувань одного поштового відправлення сягає максимуму.
6.
Суттєво зменшено витрати на функціонування мережі поштового зв’язку України за рахунок об’єднання вузлів поштового зв’язку в областях України, зокрема лише по Житомирській, Одеській, Харківській та Чернігівській областях – в сумі близько 6 млн. грн. за рік.
7.
Суттєво зменшено витрати на перевезення пошти, зокрема, лише на магістральні перевезення пошти в сумі близько 4 млн. грн. за рік.
8.
Створено передумови адаптації схеми магістральних перевезень пошти до надзвичайних ситуацій та до змін обсягів поштових потоків.
9.
Виконано завдання державних органів і рекомендації Всесвітнього поштового союзу зі скорочення термінів проходження письмової кореспонденції та періодичних видань в Україні при використанні для перевезень пошти виключно відомчого автомобільного транспорту.
10.
Результати виконаних досліджень впроваджено в навчальний процес підготовки, перепідготовки та підвищення кваліфікації спеціалістів поштового зв’язку.
Основні матеріали дисертаційної роботи опубліковано в наступних наукових працях:
1.
Оптимізація поштового зв’язку України / П.П. Воробієнко, С.О. Довгий, В.А. Коляденко, В.М. Мороз, В.Г. Мухін, О.Л. Нечипорук, Л.О. Ящук / За заг. ред. С.О. Довгого. –К.: Укрпошта. – 2003. – 160 с. (Особистий внесок – оптимізація структури мережі поштового зв’язку, визначення кількості та місць розташування вузлів поштового зв’язку, визначення контрольних термінів проходження письмової кореспонденції між вузлами поштового зв’язку, синхронізація перевезення й оброблення пошти в мережі поштового зв’язку з сортувальними центрами. – 1,4 д.а.).
2.
Мухін В.Г. Оптимізація структури магістральної мережі поштового зв’язку України // Наукові праці ОНАЗ ім. О.С. Попова. – Одеса. – 2001. – № 3. – С. 52-54.
3.
Мухін В.Г. Мінімізація термінів проходження письмової кореспонденції в Україні // Наукові праці ОНАЗ ім. О.С. Попова. – Одеса. – 2002. – № 3. – С. 52-55.
4.
Ящук Л.О., Мухін В.Г., Мороз В.М. Оптимізація мережі об’єктів поштового зв’язку України // Зв’язок. – 2002. – № 5. – С. 45-48. (Особистий внесок – визначення оптимальної території, що обслуговується одним територіальним вузлом. – 0,15 д.а.).
5.
Мухін В.Г., Ящук Л.О. Алгоритм визначення оптимальної кількості та місць розташування територіальних вузлів поштового зв’язку в областях України // Зв’язок. – 2002. – № 6. – С. 37-38. (Особистий внесок – формування послідовності сукупностей районних вузлів поштового зв’язку. – 0,1 д.а.).
6.
Ящук Л.О., Мухін В.Г., Мороз В.М. Оптимізація схеми магістральних перевезень пошти в Україні: підсумки впровадження // Зв’язок. – 2002. – № 2. – С. 38-44. (Особистий внесок – оптимізація резерву часу проходження поштових маршрутів. – 0,25 д.а.).
7.
Мухін В.Г., Ящук Л.О. Математична модель функціонування магістральної мережі поштового зв’язку з транзитним обробленням пошти // Зв’язок. – 2003. – № 2. – С. 42-44. (Особистий внесок – визначення розподілів поштових потоків по поштових маршрутах, по транзитних вузлах, по числу оброблень пошти. – 0,2 д.а.).
8.
Мухін В.Г., Ящук Л.О. Аналіз ефективності та алгоритм побудови мережі поштового зв’язку без транзитного оброблення пошти // Зв’язок. – 2003. – № 1. – С. 40-41. (Особистий внесок – визначення груп обласних вузлів України, з’єднаних між собою прямими поштовими маршрутами. – 0,1 д.а.).
9.
Мухін В.Г., Ящук Л.О. Визначення контрольних термінів проходження письмової кореспонденції між вузлами синхронізованої магістральної мережі поштового зв’язку // Зв’язок. – 2002. – № 4. – С. 48-49. (Особистий внесок – розрахунок контрольних термінів проходження письмової кореспонденції між вузлами синхронізованої магістральної мережі поштового зв’язку. – 0,1 д.а.).
Мухін В.Г. Оптимізація мережі поштового зв’язку України. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.12.02 – телекомунікаційні системи та мережі. Одеська національна академія зв’язку ім. О.С. Попова, Одеса, 2003.
Дисертаційна робота присвячена вирішенню проблем суттєвого підвищення ефективності поштового зв’язку України, основними складовими якої виступають скорочення витрат на функціонування мережі поштового зв’язку та скорочення термінів проходження пошти і періодичних видань в Україні.
Обгрунтовано критерії, визначено обмеження, розроблено алгоритми та розв’язано ключові задачі оптимізації структури мережі поштового зв’язку, оптимізації мережі об’єктів поштового зв’язку, оптимізації мережі поштових маршрутів. Розроблено математичну модель функціонування магістральної мережі поштового зв’язку, яка дозволяє визначити її основні показники. Доведено, що оптимальними структурами магістральної мережі поштового зв’язку за умов малих поштових потоків є структури з транзитним обробленням пошти в одному або декількох транзитних вузлах; за умов великих поштових потоків – структури без транзитного оброблення пошти з безпосередніми зв’язками між визначеними групами вузлів або між усіма вузлами; за умов середніх поштових потоків – структури обох зазначених видів. Принципи синхронізації перевезення і оброблення пошти доопрацьовано та розповсюджено на мережі поштового зв’язку без транзитного оброблення пошти, мережі поштового зв’язку з транзитним обробленням пошти в довільному числі транзитних вузлів та мережі поштового зв’язку з довільними відстанями між вузлами.
Ключові слова: мережа поштового зв’язку, мережа об’єктів поштового зв’язку, мережа поштових маршрутів, синхронізація оброблення і перевезення пошти, контрольні терміни проходження пошти.
Мухин В.Г. Оптимизация сети почтовой связи Украины. – Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.12.02 – телекоммуникационные системы и сети. Одесская национальная академия связи им. А.С. Попова, Одесса, 2003.
Диссертационная работа посвящена решению проблем существенного повышения эффективности почтовой связи Украины, основными составляющими которой выступают сокращение затрат на функционирование сети почтовой связи и сокращение сроков прохождение почты и периодических изданий в Украине.
Обоснованы критерии, определены ограничения, разработаны алгоритмы и решены ключевые задачи оптимизации сети почтовой связи Украины. Разработана математическая модель функционирования магистральной сети почтовой связи, позволяющая определить ее основные показатели, в частности, распределение почтовых потоков по почтовым маршрутам, распределение почтовых потоков по транзитным узлам и распределение почтовых потоков по числу обработок почты. Выполнен анализ возможных структур магистральной сети почтовой связи и показано, что оптимальными структурами являются: в условиях малых почтовых потоков – структуры с транзитной обработкой почты в одном или нескольких транзитных узлах; в условиях больших почтовых потоков – структуры без транзитной обработки почты; в условиях средних почтовых потоков – структуры обоих указанных видов. Разработана схема магистральных перевозок почты в Украине с главным транзитным узлом в Киеве, в которой перевозки почты
