2. Структурна логістика поштового зв’язку

2.1. Аналіз структур мереж поштового зв’язку

Структурна логістика покликана дати відповідь на основне питання побудови МПЗ – якими мають бути їх структури, тобто, скільки ОПЗ повинні містити МПЗ, де ці ОПЗ мають бути розташовані, які функції вони мають виконувати і як вони повинні бути з’єднані між собою ПМ.

Структура МПЗ чинить вирішальний вплив на всі її техніко-економічні показники. Складність знаходження оптимальної структури МПЗ полягає, з одного боку, в тому, що зазначений вплив носить неоднозначний і суперечливий характер, а, з іншого, – в тому, що існує надзвичайно велика кількість можливих варіантів з’єднання численних ОПЗ між собою.

Загальна кількість N_Σ можливих варіантів з’єднання n ОПЗ між собою визначається сумою можливих варіантів з’єднання цих ОПЗ по 2, по 3,..., по n, тобто

N_Σ = N₂ + N₃ + ... + N_n.

Як свідчить аналіз,

де і– відповідно кількість розміщень і кількість сполучень зn об’єктів по k.

Враховуючи, що = 2ⁿ, N_Σ  2ⁿ.

За реальної кількості ОПЗ (магістральних вузлів, центрів) n ≈ 120, значення сягають астрономічної величини, за якої розрахунок, а тим більш аналіз і оптимізація структур МПЗ у загальному виді виявляються недосяжними ані для сучасних, ані для майбутніх ЕОМ.

Кажуть, що над подібними задачами тяжіє прокляття розмірності.

Про фантастичну величину числа 2¹²⁰ можна судити з таких міркувань.

Припустимо, що для розв’язання задачі оптимізації структури МПЗ використовується суперкомп’ютер, швидкодія якого складає 3·10¹⁰ операцій за секунду (це теоретична межа швидкодії комп’ютера у виді сфери діаметром 1 см, яка визначається лише часом поширення електромагнітної хвилі від одного краю сфери до іншого).

Будемо вважати, що розрахунок одного варіанта побудови структури МПЗ потребує виконання лише однієї операції комп’ютера.

Подамо число у виді ≈ 2¹²⁰ ≈ 10³⁶. Тоді для розрахунку всіх можливих варіантів повинно бути витрачено 10³⁶/(3·10¹⁰) = 0,33·10²⁶ секунд або 10¹⁸ (мільярд мільярдів) років і це при тому, що вік Землі оцінюється усього в 4,5 мільярдів років!

Проте ієрархічні принципи побудови МПЗ, за якими оптимізація МПЗ в цілому може бути замінена оптимізацією окремих МПЗ на кожному з рівнів ієрархії; можливість переходу від повного перебору варіантів розв’язання задач оптимізації МПЗ до їх спрямованого перебору; обмеження на кількість і місця розташування ОПЗ, обумовлені вимогами до їх місцеположення серед інших ОПЗ, наявності розвиненої технічної інфраструктури, наявності відповідних шляхів сполучення; обмеження на кількість ОПЗ, що можуть обслуговуватися одним ПМ, обумовлені допустимим часом проходження ПМ і вантажопідйомністю транспортних засобів, що використовуються для перевезень пошти; можливість застосування аналітичних залежностей між деякими параметрами МПЗ, зокрема, рекурентних; розташування екстремумів цільових функцій більшою частиною в області малих значень змінних; ряд інших ефективних методів дозволяють радикально скоротити розмірності задач оптимізації МПЗ і розв’язати їх за допомогою ЕОМ з середньою швидкодією.

Як приклад, у табл. 2.1 наведено всі можливі варіанти з’єднання чотирьох ОПЗ між собою, а на рис. 2.1 – графічну ілюстрацію зазначених варіантів.

Таблиця 2.1 – Варіанти з’єднання чотирьох ОПЗ

№ варіанта	Номери ОПЗ, що з’єднуються	Примітка
1	1 – 2, 1 – 3, 1 – 4, 2 – 3, 2 – 4, 3 – 4	З’єднання ОПЗ по 2, 6 ПМ, усього 1 варіант
2	1 – 4 – 3, 1 – 2 – 4, 1 – 3 – 2	З’єднання ОПЗ по 3, 3 ПМ, усього 8 варіантів
3	1 – 2 – 3, 1 – 3 – 4, 1 – 4 – 2
4	2 – 1 – 4, 2 – 3 – 1, 2 – 4 – 3
5	2 – 3 – 4, 2 – 1 – 3, 2 – 4 – 1
6	3 – 2 – 1, 3 – 4 – 2, 3 – 1 – 4
7	3 – 4 – 1, 3 – 2 – 4, 3 – 1 – 2
8	4 – 1 – 2, 4 – 3 – 1, 4 – 2 – 3
9	4 – 3 – 2, 4 – 1 – 3, 4 – 2 – 1
10	1 – 2 – 4 – 3	З’єднання ОПЗ по 4, 1 ПМ, усього 12 варіантів
11	2 – 1 – 3 – 4
12	3 – 2 – 4 – 1
13	4 – 1 – 3 – 2
14	1 – 2 – 3 – 4
15	2 – 3 – 4 – 1
16	3 – 4 – 1 – 2
17	4 – 1 – 2 – 3
18	1 – 3 – 4 – 2
19	2 – 4 – 1 – 3
20	3 – 1 – 2 – 4
21	4 – 2 – 3 – 1

Рисунок 2.1 – Ілюстрація варіантів з’єднання чотирьох ОПЗ

Можливі два основні підходи до побудови МПЗ в Україні.

Згідно з першим підходом МПЗ будується за функціонально-територіальним принципом і має трирівневу ієрархічну структуру, за якої ОПЗ створюються там, де це доцільно з економічної та технологічної точок зору: один РВ у Києві або декілька РВ у Києві та центрах крупних регіонів (рівень ієрархії 1), ТВ в ОЦ та крупних районних центрах і містах обласного підпорядкування (рівень ієрархії 2), ВЗ в містах і частині сільских НП (рівень ієрархії 3).

Згідно з другим підходом МПЗ будується за адміністративно-терито­ріальним принципом і має чотирирівневу ієрархічну структуру, яка практично повторює чотирирівневу ієрархічну структуру адміністративно-територіального устрою України: один РВ у Києві або декілька РВ у Києві та центрах крупних регіонів (рівень ієрархії 1), обласні ОПЗ в ОЦ (рівень ієрархії 2), районні (міські) ОПЗ в районних центрах і містах обласного підпорядкування (рівень ієрархії 3), ВЗ в містах і сільських НП, де розташовани сільради (рівень ієрархії 4).

У залежності від кількості ОПЗ найвищого рівня ієрархії структури МПЗ мають вид однієї піраміди (МПЗ ФТ1, МПЗ АТ1) або декількох пірамід, вершини яких з’єднані між собою за принципом «кожна з кожною» (МПЗ ФТ2, МПЗ АТ2).

На рис. 2.2 наведено структури трирівневих МПЗ ФТ1, МПЗ ФТ2 та чотирирівневих МПЗ АТ1, МПЗ АТ2.

Враховуючи установлені Державною Адміністрацією зв’язку України нормативні строки пересилання ПК, в подальшому тексті основну увагу приділено обробленню й перевезенню саме ПК.

Відповідно до рис. 2.2, ПК під час свого пересилання в ієрархічних МПЗ спочатку «піднімається» від ОПЗ більш низьких рівнів ієрархії до ОПЗ більш високих рівнів ієрархії (висхідні ОПЗ), а потім «спускається» від ОПЗ більш високих рівнів ієрархії до ОПЗ більш низьких рівнів ієрархії (низхідні ОПЗ).

Як випливає з рис. 2.2, шляхи пересилання ПК через висхідні ОПЗ в кожному з них з’єднуються, внаслідок чого проблема вибору напрямів такого пересилання в жодному з зазначених ОПЗ не виникає, в той час як шляхи пересилання ПК через низхідні ОПЗ в кожному з них розгалужуються, що обумовлює виникнення проблеми вибору відповідних напрямів такого пересилання.

Для забезпечення можливості вибору напрямів пересилання ПК через низхідні ОПЗ необхідно, щоб упаковки ПК до низхідних ОПЗ більш високого рівня ієрархії містили у собі упаковки ПК до низхідних ОПЗ більш низького рівня ієрархії; зазначені упаковки ПК, в свою чергу, містили у собі упаковки ПК до низхідних ОПЗ ще більш низького рівня ієрархії, і так доки в останніх упаковках не залишиться ПК до низхідних ОПЗ найнижчого рівня ієрархії (зовні такі упаковки в упаковках нагадують російську іграшку «матрешка»).

Так, у чотирирівневій МПЗ АТ, сформовані у РВ упаковки ПК до кожного з низхідних ОВ (наприклад, контейнери) повинні містити у собі упаковки ПК до кожного з низхідних Р(М)В відповідних областей (наприклад, мішки), а останні – упаковки ПК до кожного з низхідних ВЗ відповідних районів (наприклад, постпакети).

Рисунок 2.2 – Структури МПЗ

Схеми пересилання ПК в МПЗ ФТ1, МПЗ ФТ2, МПЗ АТ1, МПЗ АТ2 наведено на рис. 2.3.

Важливим показником, що характеризує ефективність МПЗ, є кількість ОПЗ і кількість ПМ, задіяних у пересиланні одного листа.

За наявності r рівнів ієрархії у найбільш несприятливих випадках ПК в МПЗ ФТ1, МПЗ АТ1 проходить через 2r - 1 ОПЗ та перевозиться 2r - 2 ПМ, а в МПЗ ФТ2, МПЗ АТ2 – проходить через 2r ОПЗ та перевозиться 2r - 1 ПМ.

Рисунок 2.3 – Схеми пересилання ПК в МПЗ

Очевидно, що зі зростанням кількості ОПЗ відповідно зростають витрати на оброблення ПК, а зі зростанням кількості ПМ – витрати на перевезення ПК.

У табл. 2.2 наведено дані про максимальну кількість ОПЗ та максимальну кількість ПМ, задіяних у пересиланні одного листа в МПЗ ФТ1, МПЗ ФТ2, МПЗ АТ1, МПЗ АТ2.

Таблиця 2.2 – Максимальна кількість ОПЗ та максимальна кількість ПМ,

задіяних у пересиланні одного листа

МПЗ	Максимальна кількість ОПЗ	Максимальна кількість ПМ
МПЗ ФТ1	5	4
МПЗ ФТ2	6	5
МПЗ АТ1	7	6
МПЗ АТ2	8	7

З табл. 2.2 випливає, що при переході від існуючої чотирирівневої МПЗ АТ УДППЗ «Укрпошта» до трирівневої МПЗ ФТ максимальна кількість ОПЗ, задіяних у пересиланні одного листа, зменшується відповідно у 8/6 = 1,33 або у 7/5 = 1,40 раза, а максимальна кількість ПМ, задіяних у пересиланні одного листа, – відповідно у 7/5 = 1,40 або у 6/4 = 1,50 раза. Завдяки цьому суттєво зменшуються витрати на оброблення ПК, скорочується кількість ПМ, скорочується час пересилання ПК, спрощується синхронізація оброблення й перевезення ПК.