background image

THE CRITERIA FOR OPTIMIZING THE MANAGEMENT OF 

TRANSPORT STRUCTURES 

О. LINGAITIENĖ, V. LINGAITIS  

Vilnius Gediminas Technical University 

 Lithuania 

     e-mail: vytautas.lingaitis@lra.lt 

 

1.  INTRODUCTION  

The  integration  of  various  macrologistic  transport  system  structures  begins  with 

subsystems found in the concentration areas of potential users. First, logistic subunits of the 
user  zone  oriented  to  organizing  production,  satisfying  the  market  needs,  should  control 
market relations as well as flows of materials, data, etc. At the same time, the above logistic 
units  of  users  integrating  into  a  zone  logistic  subsystem  of  the  macrologistic  system  as 
subordinate  and  interacting  entities  should  perform  a  number  of  the  appropriate  logistic 
functions, including: 

  marketing  production  –  economic  logistics  for  developing  and  controlling  the 

implementation  of  production  programmes  optimal  from  the  user’s  and 
manufacturer’s perspectives and aimed at manufacturing products of the required 
quality, price, quantities for the market needs in the required time; 

  commercial  logistics  of  purchasing,  supply  and  replenishment  for  development 

and  implementation  of  perspective,  current  and  operation  programmes  optimal 
from  the  perspectives  of  production  and  the  market  and  aimed  at  supplying  and 
replenishing materials and equipment; 

  organizational-production  logistics  for  optimal  control  of  production  processes 

predicted  by  the  marketing  production-economic  logistics  and  forming  the 
relationships within the production as well as the material and data flows; 

  commercial  sale  logistics  for  developing  and  implementing  optimal  programmes 

for  distribution  and  sale  of  products  made  according  to  the  production 
programmes; 

  container-transport-warehouse  logistics,  universal  with  respect  to  other  logistics 

according to its nature and aims, but always concrete for the particular conditions 
of transport, production and commercial activities. 

Choosing  logistic  subunits  from  the  organizational  user  system  and  their  collateral 

subordination under particular conditions to the structures of a macrologistic system should 

POLITECHNIKA WARSZAWSKA 

Wydział Transportu 

Polska Akademia Nauk 

Komitet Transportu 

background image

not  be  done  automatically.  Any  element  of  such  logistic  subunits  is  an  element  of  a 
macrologistic system intended to perform the required function. 

If  users  have  no  logistic  subunits,  they  should  be  formed  from  the  elements  with 

similar  functions.  Let  us  call  the  logistic  units  of  a  regional  logistic  system  formed  at  the 
users’ system ‘a logistic user’s structure’ (LUS). 

In every zone of a region, a logistic structure ‘A zonal logistics control centre’ (ZLCC) 

for managing transport and commercial activities is formed to service a group of users. 

2.  AIMS AND FUNCTIONS OF A ZONAL LOGISTICS CONTROL CENTRE 

The main aims and functions of ZLCC are as follows: 

  forming  transport  and  commercial  structures,  subsystems  and  elements  aimed  to 

satisfy the market demands in terms of time and space; 

  safe, regular and timely introduction into the system of the suppliers’ material and 

other flows with the subsequent payment according to the contracts and at minimal 
cost, taking into account the available stocks; 

  safe storage of materials at minimal costs according to intersystem contracts and 

obligations,  taking  into  account  the  available  stocks  and  raising  their  quality 
standard by providing container, transport and commercial services; 

  safe, timely and regular delivery of the material and the related flows at minimal 

cost  to  final  users  in  a  system,  according  to  intersystem  contracts,  specifications 
and  technologies  of  transport  and  commercial  operations,  resulting  in  the 
continuous  process  of  reproduction  of  the  production  and  other  subsystems  of  a 
system being serviced; 

  safe,  regular  and  timely  formation  of  material  and  the  related  flows  at  the  sale 

stage at the minimal costs and according to the contracts, taking into account the 
available stocks and delivering some of them to the final users on the market in the 
process of reproduction. 

To  achieve  these  aims  at  a  particular  zone,  ZLCC  performs  various  activities 

according to the scenario selected, i.e. transport, commercial activities, including managerial, 
financial,  social  and  other  functions.  The  key  evaluation  criteria  of  the  achievement  of  the 
selected goals of ZLCC and LUSes are based on the completion of the material flow in a zone 
in  due  time,  at  the  intended  place  and  with  products  of  the  required  quality  and  volume  at 
minimal material, labour, financial and other expenses [3]. 

ZLCC functions in compliance with its aims, interacting with logistic subsystems of 

particular agents, including users, suppliers, middlemen, transport providers, etc. who may for 
a time or permanently become functionally, linearly, by programme or goals, etc. subordinate 
to ZLCC. Thus, a set of organizational-production logistic systems is formed. A general view 
of an organizational production structure of a zonal logistic subsystem is given in Fig 1. 

 
 

 

 

 

 

 

 

background image

 

   

  

 

 

 

 

 

 
 

 

 
 
 
 

 

 

 

 

 

 

                   

 

 

 
 

Fig 1. A general scheme of an organizational-production structure of a zonal subsystem of a 

regional logistic system 

 
In  the  considered  version  of  the  structure,  ZLCC  should  become  at  any  time  an 

operator  of  organizational-economic,  informational-financial,  social,  organizational, 
informational management for the whole segment of the market to which logistic services are 
provided. At the same time, ZLCC becomes a local bank of material resources. The users by 
making contracts and financing ‘invest’ their material demands in ZLCC under the contracts 
and other documents, according to the products required. ZLCC, in turn, satisfies their needs 
by forming flows of materials in accordance with the technology of transport and commercial 
activities  and  by  financing  the  servicing  systems  and  subsystems,  including  suppliers, 
middlemen, transport firms, etc. In this way, the materials are delivered in the required time to 
the  users,  taking  into  account  their  demands  and  according  to  schedules  of  operations 
developed in ZLCC in collaboration with the logistic subunits of users. 

Taking  into  account  similar  aims,  goals,  functions  and  technologies  of  ZLCC 

operation  as  well  as  seeking  to  centralize  the  development,  control  and  coordination  of  the 
perspective  programmes  and  tactical  schemes  of  transport  and  commercial  activities, 
including  financial,  technological,  investment  and  innovative  activities,  etc.  all  ZLCC  and 
LUS may be combined into a regional macrologistic system, with the main control structure 
referred  to  as  ‘A  regional  logistics  control  centre  (RLCC)’.  Given  the  sufficient  resources, 

Regional logistic control 

centre (RLCC) 

Zonal logistic control 

centre (ZLCC) 

Logistic sub-unit of potential 

middlemen 

 

Logistic sub-unit of potential 

middlemen 

 

 

Logistic 

subunits of 

suppliers 

n

S

S

S

...

2

,

1

 

 

Logistic subunits of container-transport service of a system 

(subsystems of ZLCC, users, suppliers and potential middlemen) 

 

Logistic 

subunits of 

suppliers 

n

S

S

S

...

2

,

1

 

 

Logistic 

subunits of 

suppliers 

n

S

S

S

...

2

,

1

 

 

Logistic 

subunits of 

suppliers 

n

S

S

S

...

2

,

1

 

 

basic flows

 

,

 

reserve flows of a zone

 

 

background image

such centres can form and control the reserve flows of materials for ZLCC and the users along 
with  carrying  out  organizational-economical,  managerial,  financial,  organizational-
technological and informational activities in the region. 

A regional logistic control centre in cooperation with ZLCC, logistic subunits of users, 

suppliers,  middlemen  and  other  partners  develops  and  controls  the  programme  of  logistic 
activities for the region. 

The  considered  version  of  an  organizational-production  structure  of  a  macrologistic 

system  radically  and  optimally  changes  the  production,  transport  and  commercial  activities 
and the technology of the material and other flows in the region and, primarily, in zones of 
users’ concentration. 

3.  A GENERAL MODEL OF THE MATERIAL FLOWS 

A general model of material flows for a new system is presented in Fig 2. In this case, 

a  flow  of  materials  getting  into  the  region  is  divided  into  a  basic  flow  to  users  via  zonal 
logistic control centres and a subsidiary reserve or other flow going to users and ZLCC via 
RLCC. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 

 
 
 

Fig 2. A general model of the material flows 

 
Some  other  types  of  flows  are  also  possible,  e.g.  the  flows  from  structures  I  and  II 

shown  in  Fig  2.  The  first  structure  may  be  a  production  structure,  optimally  changing  the 
properties of products and making them ready for use by the final user. The second structure 
may be a user’s logistic structure, additionally replenishing resources, taking into account the 
user’s  specialization  or  reserving  a  flow  in  the  case  of  extreme  conditions  of  the  user’s 
specific activities or for some other reason [5]. 

The  optimality  of  organizational-production  management  structures  should  be 

determined  by  considering  their  effect  on  the  performance  of  a  macrologistic  system.  The 

FLOW OF 
MATERIALS 
FROM SUPPLIERS 

Zonal logistic 
control centre 

A BASIC 
FLOW 

Regional logistic 
control centre 

USERS OF FLOWS OF MATERIALS 

II 

background image

resulting  performance  of  organizational-economic  systems  is  characterized  by  the  property 
referred to as organizational-economic reliability. 

The  optimality  of  a  particular  system’s  structure  may  be  determined  by  the  criteria 

selected from a range of absolute or relative indicators of its performance as well as from the 
respective  indicators  of  systems,  servicing  a  designed  system  and  from  the  indicators  of 
systems  serviced  by  it.  Moreover,  many  other  principles,  conditions,  limitations  and 
requirements may be taken as optimality criteria in developing methods of design and control 
of macrologistic systems. 

Formalized  intentions  and  obligations  associated  with  the  logistic  nature  of  the 

discussed systems may also be considered the optimality criteria. For example, these may be 
the  production  of  quality  products  in  the  time  and  volume  specified  in  the  contract  or 
realization  of  the  material  and  the  related  flows  in  the  specified  time  and  space,  as  well  as 
providing  quality  products  in  the  required  amounts,  etc.  at  minimal  expenses  of  material, 
labour,  financial  and  other  resources.  Taking  into  account  the  above  considerations,  an 
optimality  criterion  may  be  considered  any  criterion  suitable  for  this  purpose  from  the 
perspective  of  organizational-economic  reliability  of  production,  transport  and  commercial 
activity  performed  in  a  particular  organizational-economic  and  organizational-technological 
situation taking place in the particular time and space. 

4.  THE CRITERIA FOR OPTIMIZING MANAGEMENT STRUCTURES 

Following  the  requirement  of  organizational-economical  and  transport  reliability, 

optimum  of  organizational-industrial  structure  of  macrologistical  system  is  denoted  by 
volume of its useful work, which has been performed in high quality, in strictly laid down by 
contractual obligations of the contractor period of time, and by amount of total expenditure of 
substantiated and real work in industry, its supply, realization and trade, that can be evaluated 
for a particular natural or any other integral unit of a useful work [3]. 

Having in mind this, optimum of a logistical system can be described by 

P

 – productivity 

of  the  system  within  the  period 

t

,  by  the  time  of  finishing  by  the  system  of  the  whole 

complex  or  particular  processes  and  flows  within  the  interval  “strictly  on  time”  ! ,  in  the 

stated place 

N

 and with the products of the stated quality 

, of set 

S

 and volume 

V

, and 

also 

E

 – total of the logistical expenditure for preparation and fulfilment of production in one 

complex  with  its  supply,  realization,  trade,  transport  services,  which  stimulates  timely 
reaction to changes in market demand and depending on it. 

Having  in  mind  this,  probability 

*

T

  of  achieving  the  maximum  organizational-

economical and transport reliability of organizational-industrial structure of the system during 
the period

t

 shall be described by function of 

E

V

S

Q

P

and

,

,

,

, !

, i. e. 

 

( )

(

)

E

V

S

Q

P

f

t

T

,

,

,

,

,

*

max

!

=

 

when 

.

,

,

,

min;

max;

const

V

S

Q

E

P

!

!

!

"

 

 

V

S

Q

,

,

,

!

 – these are the fixed values, which, from the viewpoints of a consumer and 

logistics, characterize moment of time of delivery of products having the set of earlier listed 
features 

V

S

,

,

 [4]. 

The time !  can be disaggregated into local intervals of time, which characterize processes 

of  delivery  of  the  production  “exactly  on  time”  in  individual  flows  to  intermediate  and 
terminal consumers of the production. 

background image

E

and

,  as  variables,  are  aggregated  indices,  including  series  of  local 

indices

(

)

(

)

n

i

E

m

j

P

i

j

,

1

,

,

1

=

=

=

.  Indices 

i

j

E

and

  characterize  possibilities  and 

requirements of all the acting subsystems of logistical system and related systems, and also in 
certain extend they can be conditioned by special for the real time federal, including regional, 
interests. 

Into  the  train  of  local  indices,  concerning  the  behavioural  scenario  chosen  and  logistics 

taking part, it is possible to include, for instance, the following ones, presented in the form of 
blocks, which in their turn can be disaggregated essentially: 

1

j

P

 – productivity of each industrial subsystem and any of its components (shops, sites, 

technological equipment, other structures and their elements, etc.), and in each time period of 
industrial cycle; 

2

j

P

  –  productivity  of  each  subsystem  of  material-technical  supply  and  industrial-

technological  set,  and  its  individual  elements,  and  in  each  stage  of  the  said  commercial 
activities; 

3

j

P

  –  productivity  of  each  realization  system  and  its  elements,  including  possible 

structures of wholesale and retail, and on every stage of the said commercial activities; 

4

j

P

  –  productivity  of  container-transport  services  of  the  whole  system,  each  of  its 

subsystems,  each  of  its  elements  and  of  each  stage  of  industrial-transport-commercial 
activities; 

5

j

P

  –  productivity  of  marketing  system  on  the  whole,  its  individual  subsystems  and  of 

every stage of industrial-transport-commercial activities; 

6

j

P

  –  productivity  of  the  whole  system  and  its  individual  elements  depending  on  its 

investment and innovation politics; 

M

  –  reserve  capacities  of  industrial,  transport,  commercial  structures,  which  provide 

timely and in duly extend rhythmic industrial activities, and frequency and velocity of their 
usage (reserve: areas, technological equipment of industrial and commercial purposes, means 
of  container-transport,  reserve  of  material  and  other  resources  in  sections  of  nomenclature, 
features, stores, directions and stages of usage, etc.); 

1

i

 – expenditure on the whole and in each single element for building and usage of the 

system on the whole, each subsystem and their elements; 

2

i

  –  expenditure  on  the  whole  and  in  each  single  element  for  each  type  of  the  above 

listed industrial activities, each block of the behavioural scenario and each type of logistics, 
and also for the achieving the system of goals or each of the goals;  

3

i

 – expenditure for each stage or for each operation of the activities, given in the above 

criterion, etc.  

4

i

  –  comparative  value  of  the  above  mentioned  expenditure  for  the  unit  of  the  above 

mentioned industrial types of industrial-transport-commercial activities, including the unit of 
industrial production or unit of labour; 

n

i

  –  profit  of  the  system  in  general,  absolute  and  comparative,  falling  to  general  and 

comparative  values  of  the  above  mentioned  expenditure  or  productivity  of  the  grand  total 
system activities, for each type of activities, for each block of behavioural scenario, each type 
of logistics and for achieving the whole system of goals or each of the goals. 

background image

Each of the given other local indices considering economic, social or other interests may 

be  additionally  disaggregated.  For  instance,  out  of  expenses  for  industrial  activities  it  is 
possible to separate investments into major assets or expenses of material recourses, or their 
particular elements. In such cases as a supplementary local index may be used 

c

E

 – costs of 

major assets and, for instance, 

M

 – expenditure of  materials for production. At the same 

time 

M

c

E

and

 are excluded of the previous expenditure. Aiming to plan economy of energy 

in  processes  of  production,  supply,  realization,  transport  services  and  other,  out  of 
corresponding  industrial,  transport,  commercial  costs  there  are  separated  costs  of  energy, 
which is necessary for related elements in the process of production, storage and transporting 
the production, and also costs of loaded and empty containers. Parameters of the local indices 

i

j

E

and

  are  formed  under  the  influence  of  economical,  technical  and  technological 

exogenous and endogenous conditions, requirements and restrictions. 

Parameters 

i

j

E

and

  under  impact  of  requirements  and  restrictions  of  servicing, 

logistical  and  served  systems  gain  values,  located  in  various  points  of  factorial  space. 
Complex account of 

i

j

E

and

, when choosing an organizational-industrial structure, which 

guarantees  for  the  logistical  system  maximum  organizational-economical  reliability,  is 
possible only on basis of compromise solution [6]. In such a case it is necessary to choose a 
draft  variant  of  a  structure,  which  guarantees  for  the  system  being  drafted  some  maximum 
complex  index  of  organizational-economical  and  transport  reliability

!

T

.  At  the  same  time 

each of local indices 

(

)

(

)

n

i

E

m

j

P

i

j

,

1

and

,

1

=

=

 has a possibility of planning its rational value. 

Such  a  task  can  be  solved,  if  parameters  of  organizational-economical  and  transport 

reliability 

(

)

(

)

n

i

r

m

j

r

i

j

,

1

and

,

1

=

=

 of each local index 

(

)

(

)

n

i

E

m

j

P

i

j

,

1

and

,

1

=

=

 can gain maximum, 

intermediate  and  minimum  values,  if  none  of 

i

j

r

and

  shall  have  the  values  less  than  the 

permissible minimum. 

In  case  of  taking  as  the  minimum  (worst)  value  of  organizational-economical  and 

transport  reliability 

0

=

ij

r

,  and  the  maximum  (most  preferable) 

1

=

ij

r

,  the  above  written 

conditions can be written as follows: 

 

   

1

0

!

!

ji

r

 

 

                   

                (1) 

 
 

Natural  values  of  the  local  indices 

i

j

E

and

  are  transferred  into  the  corresponding  to 

them infinite values

i

j

Y

and

Y

. And at the same time it is possible to consider weight of each 

index

(

)

(

)

n

i

E

m

j

P

i

j

,

1

and

,

1

=

=

. This enables  control of the complex index of the organizational-

economical and transport reliability 

*

!

 from the viewpoint of rationalization of those local 

indices

i

j

E

and

, which should be given preference for some reason. 

The  complex  index  of  organizational-economical  and  transport  reliability 

*

!

  can  be 

obtained as geometrical mean of individual indices: 

 

 

 

 

in

i

i

jm

j

j

r

r

r

r

r

r

T

!

!

!

!

!

!

!

=

...

...

2

1

2

1

*

"

              

                (2) 

 

background image

Out  of  the  equation  (2)  it  is  obvious,  that  if  any  of 

0

=

j

r

  or 

0

=

i

r

,  then 

0

*

=

!

T

Correspondingly  a  high  organisational-economical  and  transport  reliability 

*

!

  can  be 

provided only in case of complex rationalization of all the local indices

i

j

E

and

The complex index 

*

!

 must be calculated for all the variants of organizational-industrial 

structure  being  compared.  Preference  shall  be  given  for  the  variant,  which  corresponds  to 

*

max

!

. The greater is the absolute value of 

1

*

!

"

T

, the higher is organizational-economical 

and  transport  reliability  of  the  macrologistical  system  being  drafted.  The  higher  is  the 
complex  index  of  organizational-economical  and  transport  reliability,  the  higher  is 
organizational-economical  and  transport  reliability  of  the  macrologistical  system  being 
drafted and the more useful is logistics in economical and social activities of the region. 

5.  CONCLUSIONS 

In order to create a macrologistical system it is suggested in the article to build possible 

integral  compositions  out  of  the  necessary  subsystems.  Subsystem  is  a  logical  subunit  of 
consumers in a zone, the subunit complexly controls market oriented production, material and 
other flows.  

The system of criteria of optimization of management structures, which is described by 

productivity  of  the  system  in  a  period  of  time  and  by  total  logistical  expenditure,  has  been 
depicted. Also probability of achievement of maximum organizational-economical reliability 
has been defined. 

Optimization  in  every  particular  case  must  be  performed  considering  major  indices 

(criteria) in particular conditions. In our case such criteria are as follows: 

4

j

P

5

j

P

 and 

4

i

 

References 

[1]  M.  Mazūra.  Predicting  Major  Trends  of  Transportation  Development.  Transport  Engineering 

2002, XXI t., Nr. 2. 

[2]  M. Mazūra, O.Fadina. The reliability of forecasts in transportation. Transport Engineering 2002, 

XVII t., Nr. 6, p. 219-223. 

[3]  O.  Lingaitienė,  V.  Lingaitis.  Multicriterion  Analysis  of  Integration  of  Transport  Structures  in 

Macrologistical  Systems.  Trans&MOTAUTO`05+.  12-th  International    Scentific-Technical 
Conference  on  Transport  Engeneering  and  Technologies  and  Military  and  Military-Education 
Problems. Bulgarija, Vilico Tarnovo, 2005, p. 73-77. 

[4]  A. J. Kleywegt, V. S. Nori, and M.W. P. Savelsbergh. The Stochastic Inventory Routing  Problem 

with Direct Deliveries. Transportation Science 36, 2002, p. 94-118. 

[5]  A.  Ziliaskopoulos.  A  Liner  Programming  Model  for  the  Single  Destination  System  Optimum 

cynamic Traffic Assignment Problem. Transportation Science 34, 2000, p. 37-49. 

[6]  T.  A.  Carvalho,  and  W.  B.  Powell.  A  Multiplier  Adjustment  Method  for  Dynamic  Resource 

Allocation Problems. Transportation Science 34, 2000, 150-164.