автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Автоматизация технологического проектирования портовых терминалов на основе имитационного моделирования

005056006

На правах рушщиеа

Спасский Ярослав Борисович

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОРТОВЫХ ТЕРМИНАЛОВ НА ОСНОВЕ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

05.13.12 - системы автоматизации проектирования (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

2 9 НОЯ 2012

Санкт-Петербург - 2012

005056006

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет))

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор

Юревич Евгений Иванович

Золотое Александр Максимович

доктор технических наук, старший научный

сотрудник; ФГБОУ ВПО «СПб ГПУ», профессор

Крылов Борис Алексеевич кандидат технических

наук; НИУ ИТМО, доцент

ФГОУ ВПО «Государственная морская академия имени адмирала С.О. Макарова»

Защита состоится 18 декабря 2012 г. в 16:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.229.21 при ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу: 192251, Санкт-Петербург, Политехническая улица, 29, Главное здание, ауд. 130.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургского государственного политехнического университета».

Автореферат разослан ноября 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.229.21

доктор технических наук, профессор

-'с:'

Редько Сергей Георгиевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В настоящее время остро стоит задача повышения качества и сокращения сроков проектирования распределенных человеко-машинных систем, типа портовых терминалов и подобных объектов транспортной инфраструктуры. Современные требования к проектированию портов не соответствуют практике проектирования и существующей нормативной базе, регламентирующей работу в сфере создания и эксплуатации объектов морской транспортной инфраструктуры. Существующая нормативно-техническая документация значительно ограничивает возможности проектирования и понижает конкурентоспособность современных отечественных проектно-конструкторских организаций, в том числе по сравнению с зарубежными конкурентами, проектные работы которых носят интегрированный характер и в высокой степени автоматизированы. Такое положение не является исключительным в отношении портов, и эта проблема актуальна для многих типов распределённых человеко-машинных систем.

Решить поставленную задачу возможно только путём создания высокоэффективных систем автоматизированного проектирования, основанных на использовании современных методов моделирования и инженерного анализа.

Шдь_ц_задачи исследования. Целью диссертационной работы является

повышение эффективности технологического проектирования распределённых человеко-машинных систем типа портов и увеличение точности расчётов путём использования имитационного моделирования.

В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе решаются следующие основные задачи:

- Разработка методологии моделирования и доказательства адекватности соответствующих моделей.

- Разработка математической модели учёта внешних воздействий.

- Разработка на этой основе методики проектирования сложных распределённых человеко-машинных систем.

Методы исследований. Проведение исследований базируется на теоретических и экспериментальных методах имитационного моделирования сложных распределенных человеко-машинных систем.

Научная новизна работы состоит в разработке методов и моделей для решения актуальной задачи автоматизации проектирования сложных распределённых человеко-машинных систем. Основные научные результаты, определяющие новизну исследования, заключаются в следующем:

- разработана методика синтеза мультиагентных имитационных моделей распределённых человеко-машинных систем;

- предложен принцип их адаптивности, лежащий в основе методики синтеза моделей;

- разработана методика учета гидрометеорологических помех на основе их новой классификации;

- разработана основанная на предложенной модели методика технологического проектирования сложных человеко-машинных систем на примере портовых терминалов.

Практическая значимость проведённого исследования состоит в повышении эффективности проектирования распределённых человеко-машинных систем типа

портовых терминалов, а также управления такими объектами. Это подтверждено экспериментально применением разработанной методики на ряде реальных объектов.

В частности, пропускная способность угольного терминала в порту Ванино, рассчитанная по предложенной методике, отличается от статистической на 8%, тогда как результаты аналитического расчёта отличаются от статистических данных на 17%.

Коэффициент использования ресурса причальной стенки Кисп, рассчитанный в результате экспериментов с разработанной имитационной моделью, отличается от статистических данных на 9%, тогда как нормативный аналитический расчёт вообще предполагает использование К„сп как исходного при проектировании.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Методика построения мультиагентных имитационных моделей распределённых человеко-машинных систем типа портовых терминалов, позволяющая моделировать наиболее сложные подобные системы, в том числе, в реальном времени.

2. Разработанная на основе предложенного метода моделирования методика компьютеризированного технологического проектирования подобных человеко-машинных систем и применения таких моделей при оперативном их управлении.

3. Качественно более эффективный учёт гидрометеорологической обстановки применительно к объектам морской транспортной инфраструктуры.

4. Рекомендации по применению разработанной методики, основанные на типизации подобных объектов, предлагаются, помимо портовых объектов, для исследования более широкого класса человеко-машинных систем, включая транспортно-логистические.

Реализация результатов исследования. Результаты исследования диссертационной работы внедрены в инжиниринговой компании ООО «Морстройтехнология», специализирующейся на проектировании универсальных и специализированных, в том числе контейнерных, портовых и внепортовых терминалов. Материалы исследований конкретных портов включены в курсы лекций «Транспортно-технологические системы доставки грузов» и «Основы логистики» в Государственной морской академии им. адм. С.О. Макарова, а также в курс специализированных лекций по тематике работы для профильных организаций.

Апробация результатов. Результаты теоретических и экспериментальных исследований с применением разработанной имитационной модели докладывались автором на конференциях «Неделя Науки СПб ГПУ» в 2008, 2009 и 2010 годах, на научно-практической конференции с международным участием «Системный анализ и логистика на транспорте» 21-22 апреля 2011 года.

Адекватность разработанных методик подтверждена экспериментальными исследованиями ряда контейнерных терминалов («Первый Контейнерный Терминал», «Петролеспорт» и «Моби Дик» Большого Порта Санкт-Петербург, терминал порта Ванино, терминал НУТЭП и специализированный терминал Новороссийского Морского Торгового порта), угольных терминалов («РосТерминалУголь», порта Усть-Луга; порта Раджин, Северная Корея, терминалов в портах Ванино и Восточный, специализированный комплекс в бухте Мучке). Среди исследованных навалочных терминалов - терминал минеральных удобрений «Еврохим» и «Балтийский Металлургический Терминал» для железорудного концентрата в порту Усть-Луга. Терминалы генеральных грузов были исследованы на примере терминала металлогрузов «БМТ»; ро-ро терминалы - на примере автопаромного комплекса в Вистино (Ленинградская область).

Публикации по теме работы. Всего автор имеет 11 публикаций. По теме диссертации опубликовано 9 печатных трудов, из них 4 работы в изданиях, рекомендованных ВАК, в которых полностью отражены полученные результаты.

Структура и объём диссертации. Структура диссертационной работы определена логикой и целью исследования. Она состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованной литературы, который включает 204 наименования. Материал изложен на 200 страницах основного текста, содержит 108 рисунков, 24 таблицы и два приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

_введении обоснована актуальность темы диссертационной работы,

сформулированы цель и основные задачи исследований. Отражены научная новизна и практическая значимость работы, перечислены основные результаты и положения, выносимые на защиту, а также дан краткий обзор диссертации по главам.

В первой главе «Аналитические методы проектирования сложных человеко-машинных систем» диссертационной работы даётся анализ общего состояния отечественных и зарубежных исследований по теме диссертации. Проведён подробный критический анализ отечественной нормативно-технической документации и современного состояния правового поля в рамках проектирования портов. Выявлены проблемы её применения в контексте автоматизации технологического проектирования.

Рассмотрены альтернативные нормативному и применяемые в современной практике методы проектирования портов и терминалов, выявлены их недостатки и предложены возможности совершенствования.

Также, внимание уделено вопросу автоматизации процессов проектирования. Под автоматизацией проектирования понимают систематическое использование ЭВМ в процессе проектирования при обоснованном распределении функций между человеком и ЭВМ и выборе методов автоматизированного решения технологических задач.

В проектировании портов успешно применяются такие автоматизированные системы как «САПР-Гидротехника» для расчёта гидротехнических сооружений, «Смета-ПИР» и «Смета-ИЗ» для проведения сметных расчётов. Сведения об автоматизированных системах создания технологической составляющей проекта порта в отечественной литературе отсутствуют.

В заключении главы показано, что современная нормативная база, регламентирующая процесс создания портов значительно устарела, а состояние автоматизации процесса их проектирования находится на начальном уровне. Соответствующие средства автоматизации предлагается создавать на основе имитационного моделирования.

Во второй главе «Имитационная модель портового терминала» всесторонне рассматривается основной метод, применяемый в данном исследовании. Здесь приведены и проанализированы основные принципы построения имитационных моделей сложных человеко-машинных систем. Проведен анализ зарубежной и отечественной литературы, рассмотрено современное состояние моделирования в области автоматизации технологического проектирования и вопрос моделирования метеоусловий в частности.

Использование агентного имитационного моделирования позволяет учесть при проектировании многочисленные неформализованные факторы, определяющие эффективность эксплуатации создаваемого терминала.

При имитационном моделировании воспроизводится сам процесс функционирования системы. Это достигается за счет имитации элементарных событий, составляющих этот процесс и влияющих на него. Воспроизведение логической структуры и последовательности протекания событий во времени позволяет по исходным данным определять состояние процесса в любой момент времени, что даёт возможность оценить требуемые характеристики системы.

Имитация, как метод решения нетривиальных задач, получила начальное развитие в связи с созданием ЭВМ в 1950х-1960х годах. Тогда были созданы три наиболее известные «классические» парадигмы имитационного моделирования: системная динамика (Дж. Форрестер), дискретно-событийное моделирование (Дж. Гордон) и динамические системы. Как раз на этой основе советские учёные Е.Н. Воевудский и М.Я. Постан и создали одни из первых моделей для проектирования и управления деятельностью портов. После имитационное моделирование нашло широкое применение в портовом хозяйстве благодаря трудам В.Л. Погодина и A.J1. Кузнецова.

Огромный вклад в развитие представлений об имитационном моделировании и в науку внесли видные отечественные учёные P.M. Юсупов, Ю.Г. Карпов и В.Д. Боев.

На основе исследований в области распределенных компьютерных систем, развития сетевых технологий и параллельных вычислений, совершенствования вычислительных средств относительно недавно, в начале XXI века, сформировалось новое направление имитационного моделирования - мультиагентное, которое в настоящее время является одним из наиболее перспективных направлений развития моделирования.

На основании анализа различных парадигм имитационного моделирования и принимая во внимание «парадокс универсальности» (кратко, его можно сформулировать так: «чем точнее модель описывает реальную систему, тем менее она универсальна и наоборот») был сделан вывод о необходимости и синтезирована методика построения мультнагентных имитационных моделей распределённых человеко-машинных систем типа портовых терминалов, позволяющая моделировать наиболее сложные подобные системы. Такие модели обладают всеми преимуществами имитационных моделей, но при этом не «привязаны» к одному конкретному объекту, а предоставляют возможность моделировать любой конкретный экземпляр из класса объектов. Такая модель - максимально параметризуемая, с минимальным необходимым числом параметров.

Детально рассматривается обоснование выбора платформы моделирования. Проводится сравнение имеющихся платформ, их положительные и отрицательные стороны. В главе подробно представлена и описана структура и архитектура созданной модели, которая в общем виде представлена диаграммой на Рис. I.

В отличие от традиционных имитационных моделей, разработанная модель системы «грузопоток-фронт-склад» является адаптивной моделью для расчёта любого терминала. Свойство адаптивности достигается за счёт специфического описания бизнес-процессов на этапе разработки агентной модели и благодаря увеличению параметризуемое™ модели что, разумеется, усложняет процесс работы с ней. На Рис. 2 представлен рабочий интерфейс программной среды AnyLogic, демонстрирующий связи этих элементов имитационной модели на примере терминала для перегрузки контейнеров.

Рис. / - Обобщённая схема функционирования имитационной модели

Терминал

Рис. 2 - Диаграмма состояний модели в АпуЬо^с

Отдельный раздел главы посвящен разработанной на основе предложенного выше метода моделирования методике компьютеризированного технологическою проектирования подобных человеко-машинных систем и применению моделей при оперативном их управлении. Описаны имитационный эксперимент, исходные и выходные данные, сбор, анализ и предоставление результатов моделирования.

Особое место в главе уделено вопросам адекватности моделей и способам доказательства их адекватности. В частности, рассмотрена «методика рекапитуляции», разработанная специально для этих целей с непосредственным участием автора.

Предлагаемая процедура установления адекватности агентной имитационной модели предполагает последовательное краткое повторение этапов развития методов расчета, в связи с чем может быть названа рекапитуляцией (от лат. КесарПи1а1ю -повторение), что в биологии означает повторение признаков далёких предков в онтогенезе современных организмов.

В третьей главе «Внешние воздействия на систему флот-порт» рассматриваются основные воздействия на рассматриваемую систему со стороны среды её функционирования. Описан анализ природы и характеристик действия метеоусловий. Показано, что они могут иметь различную природу от экономической и социальной до техногенной и природной. С точки зрения технологического проектирования морских и речных портов основным таким воздействием является гидрометеорологическая обстановка в регионе. Поэтому математическая модель внешних воздействий на описанную в Главе 2 систему «порт-флот» отражает влияние неблагоприятных гидрометеорологических факторов на функционирование перегрузочного оборудования и транспортных судов.

В главе приведён подробный анализ нормативной документации по вопросу учёта воздействия климатической обстановки на порты и транспортные суда. Выявлено противоречие между современными требованиями рынка и методами, показанными к применению в обязательной нормативно-технической документации. Методической причиной указанного противоречия является отставание развития нормативно-правовых документов от бурно эволюционирующего рынка транспортных услуг.

Например, это противоречие выливается в проблему учёта метеопомех в общем и различных их составляющих в частности. Показано, что информация о разделении метеорологических факторов на отдельные составляющие с целью более детального учёта влияния гидрометеопомех на функционирование портов не встречается ни в отечественных, ни в зарубежных публикациях. Таким образом, состояние разработки темы на данный момент можно оценить как недостаточное.

Из практики эксплуатации портов следует, что метеопомехи не уменьшают бюджет работы всего терминала в целом, а лишь на время останавливают функционирование его отдельных компонентов и связанной с ним морской транспортной системы. Можно констатировать, что в реальных условиях при воздействии негативных погодных условий имеет место увеличение времени стоянки судна у причала или на рейде, а не сокращение общего бюджета времени, возможного для производства портовых операций, хотя в теории, это, несомненно, так.

Отдельно в работе проводится исследование пропускной способности порта в зависимости от неучтённых Нормами ледовых условий. Проводится анализ влияния ледовой обстановки на величину коэффициента Км„

В рамках данной главы приведена предложенная автором классификация помех и оценка их взаимного влияния. Вариативность гидрометеоусловий в технологическом проектировании вносит серьёзные коррективы в эксплуатационные показатели работы таких технически сложных и капиталоёмких составляющих морских портов и терминалов, какими являются причалы и перегрузочное оборудование. Также нельзя не учитывать влияние факторов, связанных с гидрометеоусловиями, на выбор оптимального состава и количества данных ресурсов.

Гидрометеоусловия, понимаемые в общем смысле, - осадки, ледовая, ветровая и волновая обстановки - влияют на эксплуатационные показатели терминала по-разному (Рис. 3):

- ледовая обстановка затрудняет подход судов, и, тем самым, приводит к появлению неравномерностей в виде временных сгущений и разряжений (формированию «пачек» судозаходов);

- ветровая обстановка приводит к необходимости прекращения грузовых операций.

- волновая обстановка вызывает невозможность швартовки судна (простой на рейде) или необходимость отшвартовки и ухода на рейд (прерывание грузовых операций и простой на рейде).

Рис. 3 - Влияние дифференцированных гидрометеопомех

На основании этого анализа в диссертационной работе сделан вывод о необходимости создания специальной методики, обеспечивающей качественно более эффективный учёт гидрометеорологической обстановки применительно к объектам морской транспортной инфраструкгуры. Эта методика должна более подробно учитывать влияние гидрометеопомех на работу порта и транспортного флота и, тем самым, повышать качество проектов и эффективность процедуры проектирования.

Методология исследования гидрометеорологических воздействий на функционирование порта. Абстрагируясь от конкретных объектов исследования, в работе предлагается методология учёта всех возможных воздействий различных компонентов гидрометеоусловий на флот, порт, груз и пр. Здесь под методолоп; чимается лишь общий подход к решению задач того или иного класса, т.е. набор приёмов, методов,

средств, способов, принципов достижения цели. Её краткий алгоритм представлен на Рис. 4.

Общая теория

МИД

1. 2,

ш

' ,-зссъ -г 6* I

г -----а , -> )

Клзсс П?•&/;< таа^тель • -

Экспериментальные исследования д | \

1Ф|||?

Конкретный объект

. Рекомендации

3

Реализация \...../

Механизм моделирования

Рис. 4 - Обобщённая концепция предлагаемой методологии

В работе отдельно указано, что исходные статистические данные для анализа природы и характеристик действия метеоусловий, с учётом указанных обстоятельств (т.е. для уточнения воздействия помех на технологические параметры проектируемого терминала), нуждаются в предварительной статистической обработке.

На основании проведенной в работе классификации и детального анализа механизмов воздействия отдельных компонентов гидрометеопомех на различные объекты системы «порт-флот» сделаны выводы о необходимости построения моделей, учитывающих выявленные причинно-следственные и статистические связи между различными составляющими гидрометеоусловий. Другим выводом по этой части является необходимость выбора адекватного методического инструментария для точного учёта рассмотренных факторов. Сравнительный анализ имеющихся методов исследований проводится в первой главе. В работе предложено использовать для этих целей агентное имитационное моделирование.

Выбор механизмов реализации эффекта воздействия помех. Модель АпуРогИл>згс® имеет в своём арсенале настраиваемые инструменты для реализации различных типов неравномерностей с задаваемыми параметрами. Свойства модели предоставляют возможность моделирования гидрометеоусловий различной природы с учётом особенностей влияния каждого их типа на процесс работы терминала. В настройках рассматриваемой имитационной модели имеется возможность устанавливать количество возникновении событий метеоусловий, их длительность, интервал между

событиями. Интервал возникновения событий может носить детерминированный характер, или же подчиняться выбранному закону распределения (нормальному, Эрланга различных порядков, Пуассона и т.д.).

Кратко математическую модель эффекта воздействия помех можно описать следующим образом. По сути, метеопомехи останавливают работу либо порта в целом, либо отдельных его компонентов - причальные операции, погрузочно-разгрузочные работы. В некоторых случаях даже требуется отшвартовка судна и уход его на стоянку на рейд. Поэтому алгоритм, заложенный в модели, останавливает работу либо порта целиком, либо только судов или перегрузочного оборудования - в зависимости от типа возникшей помехи. Остановка работы происходит в момент алгоритмического возникновения метеопомехи и длится в течение периода её воздействия. Многообразие законов распределения, описывающих интервалы между возникновениями помех и их продолжительности, позволяет смоделировать любые погодные условия.

В конце главы приведены примеры технологического расчёта пропускной способности терминала и анализ воздействия на результаты введения помех по метеоусловиям. Также приведён анализ характеристик работы порта в различных сезонных навигационных условиях.

В четвёртой главе «Экспериментальные исследования» формулируется задача экспериментальных исследований и рассматривается имитационный эксперимент, как основная сущность исследований с моделью. В главе приведено построение плана экспериментов, принципы разбиения их на серии, состав отдельного эксперимента, его входные и выходные параметры. Для каждого эксперимента или целой серии указаны фиксированные и изменяемые параметры. Отдельно рассматриваются прямая и обратная задачи технологического проектирования.

В главе приводится общая математическая постановка задачи выбора параметров с помощью моделирования. Все приведённые в главе примеры экспериментальных исследований с моделью соответствуют исследованию конкретного порта - Ванино, а точнее - строящегося угольного терминала в бухте Мучке. Кратко описаны основные исходные данные для моделирования, варианты компоновки, так как одна из целей экспериментальных исследований - сравнение проектируемых вариантов компоновки. Описан план экспериментов с имитационной моделью, подробно освещены все серии экспериментов.

Па простом примере в главе демонстрируется применение разработанной методики учёта метеопомех. Для строящегося угольного терминала определено количество и возможности перегрузочного оборудования, проводятся исследования влияния размеров судов в судопотоке на операционные характеристики терминала. Экспериментально установлен размер максимального возможного грузопотока через терминал, проведено сравнение различных вариантов компоновки терминала к контексте влияния метеопомех.

Эффектом от внедрения разработанной имитационной модели как средства автоматизации проектирования является приближение рассчитанных моделью параметров к реальным статистическим значениям. Например, значение пропускной способности угольного терминала в порту Ванино, рассчитанное по предложенной методике, отличается от статистических данных всего на 8%. В то время как результаты аналитического расчёта отличаются от статистических на 17%.

Также, например, коэффициент занятости ресурса причальной стенки терминала НМТП, рассчитанный в результате экспериментов с разработанной имитационной моделью, отличается от статистических данных на 9%.

Подобные исследования представляют собой реальную основу для создания платёжных матриц и вычисления экономических рисков первого и второго рода. Появляется возможность более обоснованного принятия проектных и, более того, коммерческих решений.

После проведения экспериментов можно сделать следующие выводы:

— применение имитационной модели в большинстве случаев дает результаты, недостижимые иными методами, при приближении параметров системы к критическим значениям пропускных способностей элементов;

— в условиях эксплуатации, характеризующихся слабой степенью использования ресурсов, имитационное моделирование лишь повторяет аналитические расчёты, что, в свою очередь, является методом доказательства адекватности модели;

— применение имитационного моделирования позволяет получить результаты, уточняющие аналитические расчёты в отношении распределения случайных величин;

— имитационное моделирование позволяет более точно оценить влияние метеоусловий на работу терминала с учетом вариантов его компоновки и использования оборудования.

В конце главы приведены рекомендации по прнмепепшо разработанной методики, основанные на типизации подобных объектов. Помимо портовых объектов для исследования предлагается более широкий класс сложных человеко-машинных систем, включая транспортно-логистические.

В Приложении I приведена серия экспериментов, посвящённая доказательству адекватности модели. Для начала в модели «отключаются» все неравномерности и нелинейности, а выходные параметры сравниваются с результатами, полученными по аналитическим формулам и выражениям. После этого в модель последовательно вводятся неравномерности и условия, усложняющие работу терминала и приближающие модель к реальности. На каждом этапе анализируются выходные параметры модели, происходит сравнение с теорией и статистикой. Когда адекватность модели установлена, можно переходить к основным экспериментам из области технологического проектирования.

В Приложении 2 приведены статистически обработанные данные гидрометеостанции «Красный партизан» для уточнения влияния ледовой обстановки на систему «флот-порт».

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Диссертационная работа является законченным исследованием на актуальную тему, содержащим ряд новых научных результатов в области автоматизации технологического проектирования сложных человеко-машинных систем, в частности -портовых терминалов. Основные задачи, сформулированные и решённые в работе, имеют большое значение для обеспечения конкурентоспособности проектных организаций в сфере морской транспортной инфраструктуры.

В соответствии с поставленными задачами в рамках проведённых исследований и разработок получены следующие основные результаты:

1. выполнен анализ перспективных направлений применения имитационного моделирования в области проектирования сложных распределённых человеко-машинных систем;

2. обоснована необходимость использования имитационного моделирования и определены место и границы его применения в рамках технологического проектирования человеко-машинных систем типа портового терминала;

3. впервые поставлена и решена задача классификации метеопомех по типу влияния на портовые операции;

4. проведено исследование влияния разделённых компонент метеопомех на работу порта;

5. предложена адаптивная имитационная модель системы «грузопоток-фронт-склад», включающая в себя модель учёта воздействия внешней среды;

6. разработана ступенчатая аддитивная методика доказательства адекватности предложенной модели;

7. предложена методика использования моделирования при проектировании сложных человеко-машинных систем на примере портовых терминалов;

8. анализ полученных результатов экспериментов позволяет сделать вывод, что поставленная в начале исследования цель (повышение эффективности технологического проектирования и точности расчётов путём использования имитационного моделирования в процессе проектирования распределённых человеко-машинных систем) достигнута. Также необходимо отметить, что сам процесс проектирования стал более автоматизированным, упростился и расширил спектр своих возможностей;

9. результаты экспериментов позволяют говорить о том, что после введения разработанной автором концепции в процесс проектирования, точность результатов приблизилась к реальным значениям. Таким образом, созданная на этой основе экспертная система поддержки принятия решений позволит принимать более обоснованные коммерческие решения касательно таких дорогостоящих элементов порта как причальные сооружения, транспортировочное и перегрузочное оборудование;

10. методологический комплекс внедрён в ООО «Морстройтехнология» - на ведущем предприятии в отрасли;

11. решение поставленных задач стало возможным благодаря недавним достижениям дискретной математики и кибернетики, наук, математический аппарат которых лёг в основу парадигмы мультиагентного моделирования.

Публикации по теме работы. Основные положения диссертации отражены в

следующих публикациях. Издания, входящие в список реферируемых ВАК Минобрнауки

России:

1. Спасский Я.Б. Расчёт вместимости портового склада с учётом неравномерности работы смежного транспорта / Я.Б. Спасский, A.JI. Кузнецов [и др.] // Эксплуатация морского транспорта: ежеквартальный сборник научных статей. - 2010. — №4 (62). - С. 3-9.

2. Спасский Я.Б. Имитационное моделирование работы порта с учётом дифференцированных метеоусловий / Я.Б. Спасский, A.JI. Кузнецов, В.А. Погодин // Эксплуатация морского транспорта: ежеквартальный сборник научных статей. - 2011. -№1 (63).-С. 3-8.

3. Спасский Я.Б. Дискретно-событийное моделирование в задачах проектирования и эксплуатации автомобильных терминалов / Я.Б. Спасский, А.Л. Кузнецов, C.B. Бобрышев // Эксплуатация морского транспорта: ежеквартальный сборник научных статей. - 2011. - №2 (64). - С. 8-13.

4. Спасский Я.Б. Актуальные задачи автоматизации проектирования распределённых человеко-машинных систем на примере портовых терминалов / Я.Б. Спасский // Научно-технические ведомости СПб ГПУ. - 2012. - №5 ( 157). - С. 85-88.

Статьи и тезисы докладов:

5. Спасский Я.Б. Уточнение формулы числа перемещений контейнеров в штабеле на основе имитационного моделирования: материалы конференции XXXVII неделя науки СПбГПУ / Я.Б. Спасский, Н.И. Игнатова. - С-Пб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2008. - 33 с.

6. Спасский Я.Б. Изучение универсальности применения им1ггационной модели морского грузового фронта контейнерного терминала: материалы конференции XXXVIII неделя науки СПбГПУ / Я.Б. Спасский, Е.И. Игнатова. - С-Пб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2009. -31 с.

7. Y. Spassky Simulation as an integrated platform for container terminal development life-cycle in: The 7th International Mediterranian and Latin American Modeling Multiconference / A. Kuznetsov, V. Pogodin, Y. Spassky, V. Gleim. - Morocco, Fes, October 13-15 2010, pp. 159-162.

8. Использование имитационной модели для определения операционных показателей работы портов с учётом гидрометеоусловий: материалы конференции XXXIX неделя науки СПбГПУ / Я.Б. Спасский, А.Л. Кузнецов, Е.И. Юревич. - С-Пб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2010. - 39 с.

9. Спасский Я.Б. Имитационное моделирование работы порта в условиях помех: материалы научно-практической конференции с международным участием «Системный анализ и логистика на транспорте» - Санкт-Петербург, 21-22 апреля 201 !-.- Режим доступа к журналу: http://www.salogistics.ru.

Спасский Ярослав Борисович

Автоматизация технологического проектирования портовых терминалов на основе имитационного моделирования

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Подписано в печать 13.11.2012. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 993 8Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в типографии Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.: (812) 550-40-14 Тел./факс: (812)297-57-76

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ ЧЕЛОВЕКО-МАШИННЫХ СИСТЕМ.

1.1 УРОВЕНЬ РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ В МИРЕ.

1.2 НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ БАЗИС ПРОЕКТИРОВАНИЯ МОРСКИХ ПОРТОВ И ТЕРМИНАЛОВ В ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ТРАНСПОРТНОЙ НАУКЕ.

1.3 ОТЕЧЕСТВЕННАЯ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ.

1.4 АНАЛИЗ НОРМАТИВНОЙ МЕТОДИКИ РАСЧЁТА.

1.4.1 Интенсивность ПРР.

1.4.2 Неравномерность грузопотока.

1.4.3 Коэффициент занятости причалов.

1.4.4 Коэффициент использования бюджета рабочего времени причала по метеорологическим причинам Кмст.

1.4.5 Характеристика методов ТМО, использованных в Нормах технологического проектирования.

1.4.6 Анализ результатов с точки зрения расчёта пропускной способности.

1.5 ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НОРМАТИВНОЙ МЕТОДИКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

1.6 НЕДОСТАТКИ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ НОРМАТИВНО-ПРАВОВОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ.

1.7 АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАСЧЁТА ПОРТОВЫХ ТЕРМИНАЛОВ.

1.8 СТАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАСЧЁТА.

1.9 МЕТОДЫ ТЕОРИИ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ.

1.10 АНАЛИЗ ВАРИАТИВНОСТИ МЕТОДАМИ МОНТЕ-КАРЛО.

1.11 АНАЛИЗ ВАРИАТИВНОСТИ МЕТОДАМИ СЦЕНАРИЕВ.

1.12 АНАЛИЗ ВАРИАТИВНОСТИ КОМБИНИРОВАННЫМИ МЕТОДАМИ.

1.13 НЕДОСТАТКИ АНАЛИТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ И ВОЗМОЖНОСТИ ИХ СОВЕРШЕ11СТВОВАНИЯ.

1.14 ВЫВОДЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

2 ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ПОРТОВОГО ТЕРМИНАЛА.

2.1 ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ.

2.2 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ИМИТАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ НА ПРИМЕРЕ ПОРТОВЫХ ТЕРМИНАЛОВ.

2.2.1 Выбор парадигмы моделирования.

2.2.2 Обоснование выбора платформы моделирования.

2.2.3 Изменение технологии моделирования в целях проектирования.

2.2.4 Техническое задание как основная фаза моделирования.

2.3 СИНТЕЗ ТРЕБОВАНИЙ К МОДЕЛИ.

2.3.1 Адаптивная модель как инструмент проектирования.

2.3.2 Обобщённое применение имитационной модели.

2.4 СТРУКТУРА МОДЕЛИРУЕМОЙ СИСТЕМЫ.

2.4.1 Взаимодействие системы с внешней средой.

2.4.2 Состав системы.

2.4.3 Сущности системы.

2.5 Функционирование моделируемой системы.

2.5.1 Прибытие судна.

2.5.2 Погрузочно-разгрузочные работы.

2.5.3 Отбытие судна.

2.5.4 Выбор причальной стенки.

2.5.5 Распределение перегрузочного оборудования по судам.

2.5.6 Функционирование перегрузочного оборудования.

2.6 Применение имитационной модели.

2.6.1 Описание имитационного эксперимента.

2.6.2 Исходные данные.

2.6.3 Сбор, анализ и представление результатов моделирования.

2.6.4 Выходные данные.

2.7 АРХИТЕКТУРА И РЕАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛИ.

2.7.1 Строение и функции объектов.

2.7.1.1 Класс «Терминал».

2.7.1.2 Класс «Причал».

2.7.1.3 Класс «Склад».

2.7.1.4 Класс «Кран».

2.7.1.5 Класс «Судно».

2.7.2 Взаимодействие объектов.

2.7.3 Уровни моделирования.

2.8 МЕТОДИКА СИНТЕЗА МОДЕЛИ.

2.8.1 Способы описания системы.

2.9 АДЕКВАТНОСТЬ МОДЕЛИ.

2.9.1 Проблема истинности.

2.9.2 Проверка правильности имитационной модели.

2.9.3 Проверка адекватности имитационной модели.

2.9.4 Разработка методики доказательства адекватности.

2.10 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

3 ВНЕШНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СИСТЕМУ.

3.1 АНАЛИЗ ПРИРОДЫ И ХАРАКТЕРИСТИК ДЕЙСТВИЯ МЕТЕОУСЛОВИЙ.

3.2 ПРОБЛЕМА УЧЁТА РАЗЛИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ КЛИМАТИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ РЕГИОНА В НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

3.3 ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ МОРСКОГО ГРУЗОВОГО ФРОНТА С УЧЁТОМ ЛЕДОВЫХ УСЛОВИЙ.

3.4 ВЛИЯНИЕ ЛЕДОВОЙ ОБСТАНОВКИ НА ВЕЛИЧИНУ КОЭФФИЦИЕНТА КМЕТ

3.5 КЛАССИФИКАЦИЯ ПОМЕХ И УСТАНОВЛЕНИЕ ИХ ЗАВИСИМОСТИ.

3.6 ВЫБОР МЕХАНИЗМОВ РЕАЛИЗАЦИИ ЭФФЕКТА ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОМЕХ.

3.7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ПОМЕХ РАБОТЕ ТЕРМИНАЛА НА ОСНОВАНИИ СТАТИСТИЧЕСКИХ ДАННЫХ.

3.8 АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ТЕРМИНАЛА С УЧЁТОМ ДЕЙСТВИЯ МЕТЕОПОМЕХ.

3.9 АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК РАБОТЫ ПОРТА В РАЗЛИЧНЫХ СЕЗОННЫХ НАВИГАЦИОННЫХ УСЛОВИЯХ.

3.10 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1 ФОРМУЛИРОВКА ЗАДАЧИ И ПОСТРОЕНИЕ ПЛАНА ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

4.1.1 Имитационный эксперимент.

4.1.2 Разбиение экспериментов на серии.

4.1.3 Серия простейших экспериментов с метеоусловиями.

4.2 ОБЩАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧА ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ С ПОМОЩЬЮ МОДЕЛИРОВАНИЯ.

4.3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ С МОДЕЛЬЮ ПРОЕКТИРУЕМОГО ТЕРМИНАЛА В ПОРТУ ВАНИНО.

4.3.1 Определение количества и возможностей перегрузочного оборудования.

4.3.2 Исследование влияния размеров судов в судопотоке на операционные характеристики терминала.

4.3.3 Моделирование возможного грузопотока через терминал.

4.3.4 Сравнение различных вариантов компоновки терминала в контексте метеопомех.

4.4 РАСШИРЕНИЕ КЛАССА ОБЪЕКТОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

В настоящее время остро стоит задача повышения качества и сокращения сроков проектирования распределенных человеко-машинных систем типа портовых терминалов и подобных объектов транспортной инфраструктуры. Современные требования к проектированию портов не соответствуют практике проектирования и существующей нормативной базе, регламентирующей работу в сфере создания и эксплуатации объектов морской транспортной инфраструктуры. Существующая нормативно-техническая документация значительно ограничивает возможности проектирования и понижает конкурентоспособность современных отечественных проектно-конструкторских организаций, в том числе по сравнению с зарубежными конкурентами, проектные работы которых носят интегрированный характер и в высокой степени автоматизированы. Такое положение не является исключительным в отношении портов, и эта проблема актуальна для многих типов распределённых человеко-машинных систем.

Решить поставленную задачу возможно только путём создания высокоэффективных систем автоматизированного проектирования, основанных на использовании современных методов моделирования и инженерного анализа.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности технологического проектирования распределённых человеко-машинных систем типа портов и увеличение точности расчётов путём использования имитационного моделирования.

В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе решаются следующие основные задачи: разработка методологии моделирования и доказательства адекватности соответствующих моделей; разработка математической модели учёта внешних воздействий; разработка на этой основе методики проектирования сложных распределённых человеко-машинных систем.

Научная новизна работы состоит в разработке методов и моделей для решения актуальной задачи автоматизации проектирования сложных распределённых человеко-машинных систем. Основные научные результаты, определяющие новизну исследования, заключаются в следующем: разработана методика синтеза мультиагентных имитационных моделей распределённых человеко-машинных систем; предложен принцип их адаптивности, лежащий в основе методики синтеза моделей; разработана методика учета гидрометеорологических помех на основе их новой классификации; разработана основанная на предложенной модели методика технологического проектирования сложных человеко-машинных систем на примере портовых терминалов.

Практическая значимость проведённого исследования состоит в повышении эффективности проектирования распределённых человеко-машинных систем типа портовых терминалов, а также управления такими объектами. Это подтверждено экспериментально применением разработанной методики на ряде реальных объектов.

В частности, пропускная способность угольного терминала в порту Ванино, рассчитанная по предложенной методике, отличается от статистической на 8%, тогда как результаты аналитического расчёта отличаются от статистических данных на 17%.

Коэффициент использования ресурса причальной стенки, рассчитанный в результате экспериментов с разработанной имитационной моделью, отличается от статистических данных на 9%, тогда как нормативный аналитический расчёт вообще предполагает использование данного параметра как исходного при проектировании.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Методика построения мультиагентных имитационных моделей распределённых человеко-машинных систем типа портовых терминалов, позволяющая моделировать наиболее сложные подобные системы, в том числе, в реальном времени.

2. Разработанная на основе предложенного метода моделирования методика компьютеризированного технологического проектирования подобных человеко-машинных систем и применения таких моделей при оперативном их управлении.

3. Качественно более эффективный учёт гидрометеорологической обстановки применительно к объектам морской транспортной инфраструктуры.

4. Рекомендации по применению разработанной методики, основанные на типизации подобных объектов, предлагаются, помимо портовых объектов, для исследования более широкого класса человеко-машинных систем, включая транспортно-логистические.

В главе 1 «Предпосылки появления настоящего исследования» диссертационной работы даётся анализ общего состояния отечественных и зарубежных исследований по теме диссертации. Проведён подробный критический анализ отечественной нормативно-технической документации и современного состояния правового поля в рамках проектирования портов. Выявлены проблемы её применения в контексте автоматизации технологического проектирования.

Рассмотрены альтернативные нормативному и применяемые в современной практике методы проектирования портов и терминалов, выявлены их недостатки и предложены возможности совершенствования.

Большое внимание уделено вопросу автоматизации процессов проектирования. Под автоматизацией проектирования понимают систематическое использование ЭВМ в процессе проектирования при обоснованном распределении функций между человеком и ЭВМ и выборе методов автоматизированного решения технологических задач.

В проектировании портов успешно применяются такие автоматизированные системы как «САПР-Гидротехника» для расчёта гидротехнических сооружений, «Смета-ПИР» и «Смета-ИЗ» для проведения сметных расчётов. Сведения об автоматизированных системах создания технологической составляющей проекта порта в отечественной литературе отсутствуют.

Вопросы технологического проектирования морских портов и терминалов традиционного назначения широко и полно исследованы в работах видных советских и российских учёных, таких как М.М. Горбатый, A.B. Степанец, E.H. Воевудский, М.Я. Постан.

В заключении главы показано, что современная нормативная база, регламентирующая процесс создания портов серьёзно устарела, а состояние автоматизации процесса их проектирования находится на начальном уровне. Соответствующие средства автоматизации предлагается создавать на основе имитационного моделирования.

В главе 2 «Имитационная модель портового терминала» всесторонне рассматривается основной метод, применяемый в данном исследовании. Здесь приведены и проанализированы основные принципы построения имитационных моделей сложных человеко-машинных систем. Проведен анализ зарубежной и отечественной литературы, рассмотрено современное состояние моделирования в области автоматизации технологического проектирования и вопрос моделирования метеоусловий в частности.

Использование агентного имитационного моделирования позволяет учесть при проектировании многочисленные неформализованные факторы, определяющие эффективность эксплуатации создаваемого терминала.

При имитационном моделировании воспроизводится сам процесс функционирования системы. Это достигается за счет имитации элементарных событий, составляющих этот процесс и влияющих на него. Воспроизведение логической структуры и последовательности протекания событий во времени позволяет по исходным данным определять состояния процесса в любой момент времени, что даёт возможность оценить требуемые характеристики системы.

Имитация, как метод решения нетривиальных задач, получила начальное развитие в связи с созданием ЭВМ в 1950х-1960х годах. Тогда были созданы три наиболее известные «классические» парадигмы имитационного моделирования: системная динамика (Дж. Форрестер), дискретно-событийное моделирование (Дж. Гордон) и динамические системы. Как раз на этой основе советские учёные E.H. Воевудский и М.Я. Постан и создали одни из первых моделей для проектирования и управления деятельностью портов. Позднее имитационное моделирование нашло широкое применение в портовом хозяйстве благодаря трудам В.А. Погодина и A.J1. Кузнецова.

Огромный вклад в развитие представлений об имитационном моделировании и в науку внесли видные отечественные учёные P.M. Юсупов, Ю.Г. Карпов и В.Д. Боев.

На основе исследований в области распределенных компьютерных систем, развития сетевых технологий и параллельных вычислений, совершенствования вычислительных средств относительно недавно, в начале XXI века, сформировалось новое направление имитационного моделирования - мультиагентное, которое в настоящее время является одним из наиболее перспективных направлений развития моделирования.

На основании анализа различных парадигм имитационного моделирования и принимая во внимание «парадокс универсальности» был сделан вывод о необходимости и синтезирована методика построения мультиагентных имитационных моделей распределённых человеко-машинных систем типа портовых терминалов, позволяющая моделировать наиболее сложные подобные системы. Такие модели обладают всеми преимуществами имитационных моделей, но при этом не «привязаны» к одному конкретному объекту, а предоставляют возможность моделировать любой конкретный экземпляр из класса объектов. Такая модель - максимально параметризуемая, с минимальным необходимым числом параметров.

Далее в главе приводится подробное описание синтеза требований к адаптивной имитационной модели. Показано, что этап составления технического задания может оказаться самым ресурсоёмким и в плане временных затрат превзойти непосредственное программирование модели и её тестирование. На этом этапе формируются все элементы, составляющие модель, определяются функциональные связи между ними и внешней средой, описывается ожидаемое поведение системы, определяется структура модели, протекающие в ней процессы, выбирается уровень детализации.

Детально рассматривается обоснование выбора платформы моделирования. Проводится сравнение имеющихся платформ, их положительные и отрицательные стороны.

В главе подробно представлена и описана структура и архитектура созданной модели.

В отличие от традиционных имитационных моделей, разработанная модель системы «грузопоток-фронт-склад» является адаптивной моделью для расчёта любого терминала. Свойство адаптивности достигается за счёт специфического описания бизнес-процессов на этапе разработки агентной модели и благодаря увеличению параметризуе-мости модели что, разумеется, усложняет процесс работы с ней.

Отдельный раздел главы посвящён разработанной на основе предложенного выше метода моделирования методике компьютеризированного технологического проектирования подобных человеко-машинных систем и применению моделей при оперативном их управлении. Описаны имитационный эксперимент, исходные и выходные данные, сбор, анализ и предоставление результатов моделирования.

Особое место в главе уделено вопросам адекватности моделей и способам доказательства их адекватности. В частности, рассмотрена методика рекапитуляции, разработанная специально для этих целей с непосредственным участием автора.

Процедура установления адекватности агентной имитационной модели предполагает последовательное краткое повторение этапов развития методов расчета, в связи с чем может быть названа рекапитуляцией (от лат. 11есарки1аио - повторение), что в биологии означает повторение признаков далёких предков в онтогенезе современных организмов.

В главе 3 рассматриваются внешние воздействия на человеко-машинную систему «флот-порт». Описан анализ природы и характеристик действия метеоусловий. Показано, что они могут иметь различную природу от экономической и социальной до техногенной и природной. С точки зрения технологического проектирования морских и речных портов основным таким воздействием является гидрометеорологическая обстановка в регионе. Поэтому математическая модель внешних воздействий на описанную в главе 2 систему «порт-флот» отражает влияние неблагоприятных гидрометеорологических факторов на функционирование перегрузочного оборудование и транспортных судов.

В главе приведён подробный анализ нормативной документации по вопросу учёта воздействия климатической обстановки на порты и транспортные суда. Выявлено противоречие между современными требованиями рынка и методами, показанными к применению в обязательной нормативно-технической документации. Методической причиной указанного противоречия является отставание развития нормативно-правовых документов от бурно эволюционирующего рынка транспортных услуг.

Например, это противоречие выливается в проблему учёта метеопомех в общем и различных их составляющих в частности. Показано, что информация о разделении метеорологических факторов на отдельные составляющие с целью более детального учёта влияния гидрометеопомех на функционирование портов не встречается ни в отечественных, ни в зарубежных публикациях. Таким образом, состояние разработки темы на данный момент можно оценить как недостаточное.

Из практики эксплуатации портов следует, что метеопомехи не уменьшают бюджет работы всего терминала в целом, а лишь на время останавливают функционирование его отдельных компонент и связанной с ним морской транспортной системы.

Годовой бюджет времени работы терминала ТбДЖТ составляет 365 суток. Его подмножеством является время с гидрометеоусловиями, допускающими подход, швартовку и погрузочно-разгрузочные работы (ПРР) 365 КМСТ. В свою очередь время занятости порта обслуживанием судов Т0бсл является подмножеством совокупности временных периодов, позволяющих обслужить судно 365 КМСТ. В общем виде это можно записать следующим образом: То6сд е Тбджт ■ К„ет 6 Тбджт. Можно констатировать, что в реальных условиях при воздействии негативных погодных условий имеет место увеличение времени стоянки судна у причала или на рейде, а не сокращение общего бюджета времени, возможного для производства портовых операций, хотя в теории, это, несомненно, так.

Отдельно в работе проводится исследование зависимости пропускной способности порта в зависимости от неучтённых Нормами ледовых условий. Проводится анализ влияния ледовой обстановки на величину коэффициента КМ(ГГ.

В рамках данной главы приведена предложенная автором классификация помех и оценка их зависимости. Вариативность гидрометеоусловий в технологическом проектировании вносит серьёзные коррективы в эксплуатационные показатели работы таких технически сложных и капиталоёмких составляющих морских портов и терминалов, какими являются причалы и перегрузочное оборудование. Также нельзя не учитывать влияние факторов, связанных с гидрометеоусловиями, на выбор оптимального состава и количества данных ресурсов.

Гидрометеоусловия, понимаемые в общем смысле, - осадки, ледовая, ветровая и волновая обстановки - влияют на эксплуатационные показатели терминала по-разному: ледовая обстановка затрудняет подход судов, тем самым приводя к появлению неравномерностей в виде временных сгущений и разряжений (формированию «пачек» судозаходов); ветровая обстановка приводит к необходимости прекращения грузовых операций; волновая обстановка вызывает невозможность швартовки судна (простой на рейде) или необходимость отшвартовки и ухода на рейд (прерывание грузовых операций и простой на рейде).

На основании этого анализа в диссертационной работе сделан вывод о необходимости создания специальной методики, обеспечивающей качественно более эффективный учёт гидрометеорологической обстановки применительно к объектам морской транспортной инфраструктуры. Эта методика должна более подробно учитывать влияние гидрометеопомех на работу порта и транспортного флота и, тем самым, повышать качество проектов и эффективность процедуры проектирования.

Абстрагируясь от конкретных объектов исследования, в работе предлагается методология учёта всех возможных воздействий различных компонент гидрометеоусловий на флот, порт, груз и пр. Здесь под методологией понимается лишь общий подход к решению задач того или иного класса, т.е. набор приёмов, методов, средств, способов, принципов достижения цели.

В работе отдельно указано, что исходные статистические данные для анализа природы и характеристик действия метеоусловий, с учетом указанных обстоятельств (т.е. для уточнения воздействия помех на технологические параметры проектируемого терминала) нуждаются в предварительной статистической обработке.

К эмпирическим методам такой обработки относятся, например, корреляционный анализ. Он позволяет выяснить причинно-следственные связи между действиями различных составляющих климатической обстановки. Также рациональным может быть применение кластерного анализа, нацеленного на выделение групп объектов, похожих друг на друга. В рассматриваемом случае анализ результатов позволяет считать рациональным разбиение общих категорий возникновения метеоусловий различной природы на кластеры, относящиеся к различным временам года и, возможно, к различным месяцам.

На основании проведенной в работе классификации и детального анализа механизмов воздействия отдельных компонент гидрометеопомех на различные объекты системы «порт-флот» сделаны выводы о необходимости построения моделей, учитывающих выявленные причинно-следственные и статистические связи между различными составляющими гидрометеоусловий. Другим выводом по этой части является необходимость выбора адекватного методического инструментария для точного учёта рассмотренных факторов. Сравнительный анализ имеющихся методов исследований проводится в первой главе. В работе предложено использовать для этих целей агентное имитационное моделирование.

Модель АпуРо1ЧЬо§1с® имеет в своём арсенале настраиваемые инструменты для реализации различных типов неравномерностей с задаваемыми параметрами. Неравномерность грузопотока, вызванная коммерческими условиями, управляется с помощью коэффициентов увеличения/уменьшения размеров судовых партии для каждого месяца. Неравномерности подхода судов устанавливаются параметрами подхода судов (интервалом судозаходов, типом распределения интервала подходов и его параметрами, характером расписания).

Свойства модели предоставляют возможность моделирования гидрометеоусловий различной природы с учётом особенностей влияния каждого их типа на процесс работы терминала. В настройках рассматриваемой имитационной модели имеется возможность устанавливать количество возникновений событий метеоусловий, их длительность, интервал между событиями. Интервал возникновения событий может носить детерминированный характер, или же подчиняться выбранному закону распределения (нормальному, Эрланга различных порядков, Пуассона и т.д.).

Кратко математическую модель эффекта воздействия помех можно описать следующим образом. По сути, метеопомехи останавливают работу либо порта в целом, либо отдельных его компонент — причальные операции, погрузочно-разгрузочные работы. В некоторых случаях даже требуется отшвартовка судна и уход его на стоянку на рейд. Поэтому алгоритм, заложенный в модели, останавливает работу либо порта целиком, либо только судов или перегрузочного оборудования - в зависимости от типа возникшей помехи. Остановка работы происходит в момент алгоритмического возникновения метеопомехи и длится в течение периода её воздействия. Многообразие законов распределения, описывающих интервалы между возникновениями помех и их продолжительности, позволяет смоделировать любые погодные условия.

В конце главы приведены примеры технологического расчёта пропускной способности терминала и анализ воздействия на результаты введения помех по метеоусловиям. Также приведён анализ характеристик работы порта в различных сезонных навигационных условиях.

В главе 4 «Экспериментальные исследования» формулируется задача экспериментальных исследований и рассматривается имитационный эксперимент как основная сущность исследований с моделью. В главе приведено построение плана экспериментов, принципы разбиения их на серии, состав отдельного эксперимента, его входные и выходные параметры. Для каждого эксперимента или целой серии указаны фиксированные и изменяемые параметры. Отдельно рассматриваются прямая и обратная задача технологического проектирования.

В главе приводится общая математическая постановка задачи выбора параметров с помощью моделирования. Все приведённые в главе примеры экспериментальных исследований с моделью соответствуют исследованию конкретного порта - Ванино, а точнее -строящегося угольного терминала в бухте Мучке. Кратко описаны основные исходные данные для моделирования, варианты компоновки, так как одна из целей экспериментальпых исследований - сравнение проектируемых вариантов компоновки. Описан план экспериментов с имитационной моделью, подробно освещены все серии экспериментов.

На простом примере в главе демонстрируется применение разработанной методики учёта метеопомех. Для строящегося угольного терминала определено количество и возможности перегрузочного оборудования, проводятся исследования влияния размеров судов в судопотоке на операционные характеристики терминала. Экспериментально установлен размер максимального возможного грузопотока через терминал, проведено сравнение различных вариантов компоновки терминала в контексте влияния метеопомех.

Эффектом от внедрения разработанной имитационной модели как средства автоматизации проектирования является приближение рассчитанных моделью параметров к реальным статистическим значениям. Например, значения пропускной способности угольного терминала в порту Ванино, рассчитанной по предложенной методике, отличаются от статистических данных всего на 8%. В то время как результаты аналитического расчёта отличаются статистически на 17%.

Также, например, коэффициент занятости ресурса причальной стенки терминала НМТП, рассчитанный в результате экспериментов с разработанной имитационной моделью, отличается от статистических данных на 9%.

Подобные исследования представляют собой реальную основу для создания платёжных матриц и вычисления экономических рисков первого и второго рода. Появляется возможность более обоснованного принятия проектных и, более того, коммерческих решений.

После проведения экспериментов можно сделать следующие выводы: применение имитационной модели в большинстве случаев дает результаты, недостижимые иными методами, при приближении параметров системы к критическим значениям пропускных способностей элементов;

- в условиях эксплуатации, характеризующихся слабой степенью использования ресурсов, имитационное моделирование лишь повторяет аналитические расчёты, что, в свою очередь, является методом доказательства адекватности модели;

- применение имитационного моделирования позволяет получить результаты, уточняющие аналитические расчёты в отношении распределения случайных величин; имитационное моделирование позволяет более точно оценить влияние метеоусловий на работу терминала с учетом вариантов его компоновки и использования оборудования.

В конце главы приведены рекомендации по применению разработанной методики, основанные на типизации подобных объектов. Помимо портовых объектов для исследования предлагается более широкий класс сложных человеко-машинных систем, включая транспортно-логистические.

В приложении 1 приведена серия экспериментов, посвященная доказательству адекватности модели. Для начала в модели отключаются все неравномерности и нелинейности, а выходные параметры сравниваются с результатами, полученными по аналитическим формулам и выражениям. После этого в модель последовательно вводятся неравномерности и условия, усложняющие работу терминала и приближающие модель к реальности. На каждом этапе анализируются выходные параметры модели, происходит сравнение с теорией и статистикой. Когда адекватность модели установлена, можно переходить к основным экспериментам из области технологического проектирования.

В приложении 2 приведены статистически обработанные данные по ветровой и ледовой обстановке ГМП Красный Партизан (Гидрографическая служба ТОФ).

Выводы по экспериментам с количеством СПМ

Проанализировав результаты имитационных экспериментов по описанным выше сценариям можно сделать следующие выводы:

1. Очереди судов на рейде отсутствуют, что свидетельствует о наличии достаточного ресурса МГФ для обработки заданного судо- и грузопотока.

2. Показатели работы всех СПМ во всех сценариях рассматриваемого варианта очень низки, что говорит об избыточности кранового оборудования для проектного судо-потока.

3. В частности нецелесообразно установить только две СПМ на ПС №1.

4. Коэффициент использования ресурса ПС вкупе со значениями показателей работы СПМ позволяют сделать вывод о возможности обработки большего грузопотока через терминал при имеющихся мощностях.

4.3.2 Исследование влияния размеров судов в судопотоке на операционные характеристики терминала

Целью данной серии экспериментов является выяснение зависимости операционных характеристик терминала от размеров судов-представителей, реализующих заданных грузопоток. В исходном расчётном судопотоке представлены семь типов судов-навалочников с определёнными размерами партий (таблица 24). Для каждого типа судна определена доля участия в судопотоке. Данные о проектном судопотоке представлены в томе [203].

5 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа является законченным исследованием на актуальную тему, содержащим ряд новых научных результатов в области автоматизации технологического проектирования сложных человеко-машинных систем, в частности - портовых терминалов. Основные задачи, сформулированные и решённые в работе, имеют большое значение для обеспечения конкурентоспособности проектных организаций в сфере морской транспортной инфраструктуры.

В соответствии с поставленными задачами в рамках проведённых исследований и разработок получены следующие основные результаты:

1. Выполнен анализ перспективных направлений применения имитационного моделирования в области проектирования сложных распределённых человеко-машинных систем.

2. Обоснована необходимость использования имитационного моделирования и определены место и границы его применения в рамках технологического проектирования человеко-машинных систем типа портового терминала.

3. Впервые поставлена и решена задача классификации метеопомех по типу влияния на портовые операции.

4. Проведено исследование влияния разделённых компонент метеопомех на работу порта.

5. Предложена адаптивная имитационная модель системы «грузопоток-фронт-склад», включающая в себя модель учёта воздействия внешней среды.

6. Разработана ступенчатая аддитивная методика доказательства адекватности предложенной модели.

7. Предложена методика использования моделирования при проектировании сложных человеко-машинных систем на примере портовых терминалов.

8. Анализ полученных результатов экспериментов позволяют сделать вывод, что поставленная в начале исследования цель (повышение эффективности технологического проектирования и точности расчётов путём использования имитационного моделирования в процессе проектирования распределённых человеко-машинных систем) достигнута. Также необходимо отметить, что сам процесс проектирования стал более автоматизированным, упростился и расширил спектр своих возможностей.

9. Результаты экспериментов позволяют говорить о том, что после введения разработанной автором концепции в процесс проектирования, точность результатов приблизилась к реальным значениям. Таким образом, созданная на этой основе экспертная система поддержки принятия решений позволит принимать более обоснованные коммерческие решения касательно таких дорогостоящих элементов порта как причальные сооружения, транспортировочное и перегрузочное оборудование.

10. Методологический комплекс внедрён в ООО «Морстройтехнология» - на ведущем предприятии в отрасли.

11. Решение поставленных задач стало возможным благодаря недавним достижениям дискретной математики и кибернетики, наук, математический аппарат которых лёг в основу парадигмы мультиагентного моделирования.

1. Edmond, E.D., Maggs, R.P. (1978), How useful are queue models in port investment decisions for container berths? Journal of the Operational Research Society 29(8), 741-750.

2. Guan, Y., Cheung, R.K. (2004), The berth allocation problem: models and solution methods, OR Spectrum 26, 75-92.

3. Imai, A., Nagaiwa, K., Tat, C.W. (1997), Efficient planning of berth allocation for container terminals in Asia, Journal of Advanced Transportation 31(1), pp. 75-94.

4. Imai, A., Nishimura, E., Papadimitriou, S. (2001), The dynamic berth allocation problem for a container port, Transportation Research В 35, 401 -417.

5. Imai, A., Nishimura, E., Papadimitriou, S. (2002), Berth allocation with service priority, Transportation Research Part В 37, 437-457.

6. Kim, K.H., Moon, K.C. (2003), Berth scheduling by simulated annealing, Transportation Research Part В 37, 541-560.

7. Legato, P., Mazza, R.M. (2001), Berth planning and resources optimisation at a container terminal via discrete event simulation, European Journal of Operational Research 133, 537-547.

8. Nishimura, E., Imai, A., Papadimitriou, S. (2001), Berth allocation planning in the public berth system by genetic algorithms, European Journal of Operational Research 131, 282292.

9. Avriel, M., Penn, M., Shpirer, N., Witteboon, S. (1998), Stowage planning for container ships to reduce the number of shifts, Annals of Operations Research 76, 55-71.

10. Avriel, M., Penn, M., Shpirer, N. (2000), Container ship stowage problem: complexity and connection to the coloring of circle graphs, Discrete Applied Mathematics 103, 271279.

11. Daganzo, C.F. (1989), The crane scheduling problem, Transportation Research В 23(3), 159-175.

12. Kim, K.H., Park. Y.M. (2004), A crane scheduling method for port container terminals, European Journal of Operational Research 156, 752-768.

13. Peterkofsky, R.I., Daganzo, C.F. (1990), A branch and bound solution method for the crane scheduling problem, Transportation Research В 24(3), 159-172.

14. Shields, J.J. (1984), Container stowage: a computer-aided preplanning system, Marine Technology 21(4), 370-383.

15. Wilson, I.D., Roach, P.A. (2000), Container stowage planning: a methodology for generating computerised solutions, Journal of the Operational Research Society 51, 1248-1255.

16. Anonymous (1999), More AGVs for ECT, Cargo Systems June, 5.

17. Baker, C. (1998), High time for straddles, Cargo Systems October, 23-26.

18. Bish, E.K., Leong, T.Y., Li, C.L., Ng, J.W.C., Simchi-Levi, D. (2001), Analysis of a new vehicle scheduling and location problem, Naval Research Logistics 48, 363-385.

19. Bose, J., Reiners, Т., Steenken, D., Voss, S. (2000), Vehicle dispatching at seaport container terminals using evolutionary algorithms, Proceedings of the 33rd Hawaii International Conference on Systems Sciences.

20. Chen, Y., Leong, Y.T., Ng, J.W.C., Demir, E.K., Nelson, B.L., Simchi-Levi, D. (1998), Dispatching automated guided vehicles in a mega container terminal, paper presented at INFORMS Montreal 1998, Canada.

21. Evers, J.J.M., Koppers, S.A.J. (1996), Automated guided vehicle traffic control at a container terminal, Transportation Research A 30(1), 21-34.

22. Grunow, M., Gunther, H.O., Lehmann, M. (2004), Dispatching multi-load AGVs in highly automated seaport container terminals, OR Spectrum 26 211-235.

23. Meersmans, P.J.M., Vis, I.F.A., De Koster, M.B.M., Dekker, R. (1999), FAMAS-NewCon, Een model voorkorte-termijn stacking. Modelbeschrijving, Report Econometric Institute EI-9942/A, Erasmus University Rotterdam.

24. Meersmans, P.J.M., Wagelmans, A.P.M. (2001), Effective algorithms for integrated scheduling of handling equipment at automated container terminals, ERIM Report Scries Research in Management ERS-2001-36-LIS, Erasmus University Rotterdam.

25. Merkuryev, G., Merkuryev, Y., Tolujev, J. (2000), Computer simulation and metamodel-ling of logistics processes at a container terminal.

26. Merkuryev, Y., Tolujew, J., Blumer, E., Novitsky, L., Ginters, E., Vitorova, E., Merkuryeva, G., Pronins, J. (1998), A modelling and simulation methodology for managing the Riga Harbour container terminal, Simulation 71(2), 84-95.

27. Ramani, K.V. (1996), An interactive simulation model for the logistics planning of container operations in seaports, Simulation 66(5), 291-300.

28. Shabayek, A.A., Yeung, W.W. (2002), A simulation model for the Kwai Chung container terminals in Hong Kong, European Journal of Operational Research 140, 1-11.

29. Van der Meer, R., Vis, I., De Koster, R., Meersmans, P., Dekker, R. (1999), Containerterminals in het FamasNewCon concept, in: SIMLOG Simulatie van Logistieke-KetensRond de Haven, Verspui, L., VanNunen, J. (eds.), Eburon, Delft, 89-104.

30. Van Hee, K.M., Huitink, B., Leegwater, D.K. (1988), Portplan, decision support system for port terminals, European Journal of Operational Research 34, 249-261.

31. Van Hee, K.M., Wijbrands, R.J. (1988), Decision support system for container terminal planning, European Journal of Operational Research 34, 262-272.

32. Yun, W.Y., Choi, Y.S. (1999), A simulation model for container-terminal operation analysis using an object-oriented approach, International Journal of Production Economics 59, 221-230.

33. Airriess, C.A. (2001), Regional production, information-communication technology and the developmental state: the rise of Singapore as a global container hub, Geoforum 32, 235-254.

34. Agerschou, H., Lundgren, H., Sorensen, T., Ernst, T., Korsgaard, J., Schmidt, L.R., Chi, W.K. (1983), Planning and Design of Ports and Marine Terminals, John Wiley \ Sons, Chichester.

35. APEC Port Experts Group. An Introduction to The Terminal Layouts and Design Procedure of Container Terminal. Chinese Taipei, October 1999.

36. Port Terminal Planning Modules // Latin American Trade & Transportation Study.

37. Weike Bockstael-Blok, Igor Mayer, Edwin Valentin, A gaming-simulation to teach students the interrelation of substance and decision-making in designing multi-actor systems, in: Contribution to the Engineering Design Symposium, March, 2004.

38. Behrokh Khoshnevis, Ardavan Asef-Vasiri, 3D virtual and physical simulation of automated container terminal and analysis of impact on in land transportation, in: METRANS, USA, Los Angeles, CA, December 2000.

39. Yvo Saanen, Jeroen van Meel, Alexander Verbraeck, The design and assessment of next generation automated container terminals, in: proceedings 15th European Simulation Symposium, Netherlands, Delft, 26.10.2003 29.10.2003.

40. Iris F.A.Vis, Maurice Bakker, Dispatching and layout rules at an automated container terminal, in:

41. Mark B. Duinkerken, Joseph J.M. Evers, Jaap A. Ottjes, Improving quay transport on automated container terminals, in: proceedings of the IASTED International Conference Applied Simulation and Modeling, Greece, Crete, June 28, 2002.

42. Neil Madden. Simulations address issue of productivity // Cargosystems. 2008. - May. - C. 46-47.

43. Simmc J. Veldman, Rachman. A Model of Container Port Competition: an Application for the Transshipment Market of the Mediterranean. International Association of Maritime Economics 2008 paper.

44. Simme J. Veldman, Ewout H. Buckmann. A Model of Container Port Competition: an Application for the West European Container Hub-Ports // Maritime Economics and Logistics. 2003. - Number 3. - pp. 3-22.

45. Altiok, Tayfur. In Defence of goods: Research Validates Simulation's role in Port Security // Industrial Engineer. 2009. - January.

46. Driush Nazari. Evaluating Container Yard Layout. A Simulation Approach // MSc in Maritime Economics and Logistics. 2004/2005.

47. Dr. Lawrence Henesey. Modeling Analysis / Decision Support Systems // Lectures. -Blekinge Institute of Technology.

48. TranSystems Corporation. Section 5. Berthing Analysis: Final Report. August23, 2001.

49. A.H. Boezeman, K.F. Drenth. Road-Train Stability Optimization Using Adams.

50. Mofiatt & Nichol. Estimating emissions from container cargo operations using a comprehensive container terminal model, in: AAPA Harbors, navigation and environment seminar, Vancouver, B.C., June 7, 2006.

51. Mansoor Kiani, Stephen Bonsall, Jin Wang, Alan Wall. An Evaluation of Containerships Waiting-Times and Berth Idle-Times in Automated Quayside Operations.

52. Yvo Saanen. Automated Container Handling // Freight International.

53. Automated Transport Systems for Container Terminals. Automated Guided Vehicles Plus Software. Gottwald Port Technology.

54. Famas First All Modes All Sizes.

55. A Quantum Leap in Terminal Automation Gottwald Port Technology on Successful Course with the ASC and AGVs.

56. Milan В. Lazic, Is the Semi-Automated or Automated Rail Mounted Gantry Operation a Green Terminal?, in: proceedings of the 2006 Facilities Seminar, USA, Jacksonville (Florida), January 11-13, 2006.

57. Case study of container port development. Northen coast of Busan city Kangseo-Ku Ka-duk island.

58. Total Soil Bank Ltd. Pusan East Container Terminal Boosts its Operational efficiency with Automated Container Yard. 2007.

59. Hamburg Port Consulting GmbH. Modern ways of container handling СТА today.

60. Wolfgang Hurtienne, New terminal innovation and automation case for Hamburg, in: IAPH 2007 Conference - Working Session VI.

61. Choi, Yong Seok. Analysis of Combined Productivity of Equipments in Container Terminal.

62. Eric Ting. Container Terminal Operation and Cargo Handling. National Taiwan Ocean University (Department of Transportation and Navigation Science).

63. Документация для проведения запроса предложений по выбору подрядчика на выполнение проектирования контейнерной площадки. Логопром. 2007.

64. Bernardo De Castilho, Carlos F. Daganzo. Handling Strategies for Import Containers at Marine Terminals. The University of California Transportation Center. Transportation Research-B. 1993. - vol. 27B, no.2, pp. 151-166.

65. Cosmos. Technological Advancements in Container Terminal Management.

66. UCW система. Высокотехническая нагрузочная система искусственного интеллекта для хранения транспортных контейнеров. Институт корейской океанографии. Отчёт. 2007.

67. Ben Shelton. Union Pacific Railroad. May 2, 2007.

68. Anil Singh. Trends in Port Development. Ports of the Future // 4th Tai ports & Shipping.- LCB container terminal 1 Ltd. Laem Chabang Port, Chonburu, Thailand.

69. Marc Goetschalckx. Logistics Systems Design: Material Handling Systems. 21 July 2003.

70. Barbel Koppe, Birgitt Brinkmann, State of the art of handling and storage systems on container terminals, in: Chinese-German joint symposium on hydraulic and coastal engineering, Germany, Darmstadt, August 24-30, 2008.

71. ESPO. ESPO Annual Report 2006-2007. The container market // InforMare. Forum of shipping and logistics. 28 January 2009.

72. Choi, Yong Seok. Analysis of Combined Productivity of Equipments in Container Terminal.

73. Access Economics Pty Limited. Benchmarking Technology on the Australian Waterfront. Implication for Agricultural Exports: A report for the Rural Industries R&D Corporation.- August 2002.

74. Port Benchmarking for Assessing Hong Kong's Maritime Services and Associated Costs with other Major International Ports. Marine Department Planning, Development and Port Security Branch. December 2006.

75. Recent Developments and Prospects at UK Container Ports.

76. Centre for maritime studies university of Turku, Prospects and challenges, in: Shortsea shipping on the Baltic sea, Finland, Pori, 7-8 June 2006.

77. Novorossiysk Container Service Center, April 2007. (русская и английская версии)

78. Executive Summary. Русский контейнерный трафик. 2004.

79. Jari Pirhonen, Development of port infrastructure in the Baltic sea region, in: Shortsea shipping on the Baltic sea, Finland, Pori, 7-8 June 2006.

80. IBI Group. Inland Container terminal Analysis. Final Report. December 12, 2006.

81. Berthing analysis // Port Everglades Master Plan Element 1- Facilities Assessment: Final report. August 23, 2001.

82. Nazery Khalid, Ahmad Fakhruddin Muda, Armi Suzana Zamil. Port Competitiveness: Swot Analysis of Malaysian Ports under Federal Port Authorities. Centre for Economic Studies and Ocean Industries. Maritime Industries. - July 2004.

83. Anton Kleywegt, Sea Cargo, Georgia Institute of Technology, May 17, 2000.

84. Robert Harrison, Miguel A. Figliozzi, C. Michael Walton. Mega-containerships and mega-containerports in the gulf of Mexico: a literature review and annotated bibliography. May 2000.

85. Ships and Harbors. Image library.

86. Panamax, Post-Panamax, Capesize, etc.

87. The Louis Berger Group, Inc. The Panama Canal impact on the liner container shipping industry. Appendix C: The existing and future container vessels: Final Report. October 2003.

88. David Tozer, Andrew Penfold. ULCS designing to the limit of current and projected terminal infrastructure capabilities // SCHIP en WERF de ZEE. June 2002.

89. UNCTAD. Port Development. A handbook for planners in developing countries: Second Edition, Revised and expanded / UNCTAD. New York, 1985.94.

90. Multimodal transport: The feasibility of an international legal instrument. 13 January 2003.

91. Study on the use of information technology in small ports. 12 January 2001.

92. Operating and maintenance features of container handling systems. March 1988.

93. Sustainable development for ports. 27 August 1993.

94. Assessment of a seaport land interface: an analytical framework. 31 December 2004.

95. Development and improvement of ports. Guidelines for port managers on the use of computers: computerized information systems for port operators. 9 April 1991.

96. Modern Port Management. Module Five. Methods and tools of management. -January 2007.

97. Manual on a uniform system of port statistics and performance indicators. 3rd edition. 1987.

98. UNCTAD Monographs on Port Management. Monograph №5. Container terminal pavement management. December 1990.

99. UNCTAD Monographs on Port Management. Monograph №6. Measuring and evaluating port performance and productivity. September 1987.

100. UNCTAD Monographs on Port Management. Monograph №7. Steps to effective shed management. November 1987.

101. UNCTAD Monographs on Port Management. Monograph №8. Economic approach to equipment selection and replacement. August 1990.

102. UNCTAD Monographs on Port Management. Monograph №9. Multi-purpose port terminals. Recommendations for planning and management. March 1991.

103. UNCTAD Monographs on Port Management. Monograph №10. Computerized container terminal management. February 1993.

104. UNCTAD Monographs on Port Management. Monograph №11. Electronic data interchanges concerning ports. July 1993.

105. UNCTAD Monographs on Port Management. Monograph №12. Marketing promotion tools for ports. February 1995.

106. UNCTAD Monographs on Port Management. Monograph №14. Sustainable development strategies for cities and ports. November 1996.

107. Фролов А.С., Кузьмин П.В., Степанец A.B. Организация, планирование и технология перегрузочных работ в морских портах. М.: Транспорт, 1975. 408 с.

108. Дукельский А.И., Страхов В.М. Технико-экономическое обоснование выбора портовых перегрузочных машин. М.: Транспорт, 1977. 63 с.

109. Яценко В. А. Проблемы комплексного развития морских портов: учеб. пособие. М.: ЦРИА "Морфлот", 1982. 43 с.

110. Гуженко Т.Б. Записки экс-министра М.:Журн. "Мор.флот", 1997. 256 с.

111. Дукельский А.И. Портовые грузоподъёмные машины. М.: Транспорт, 1970. 437 с.

112. Погодин В. А. Обоснование оптимальных технологических параметров контейнерных комплексов: дис. . канд-та техн. наук / В. А. Погодин. Ленинград. 1989.-201 с.

113. Скалов К.Ю. Портовые узлы и станции (устройство и эксплуатация) / К.Ю. Скалов и др.; под общ.ред. К.Ю. Скалова. М.: Транспорт, 1965. - 196 с.

114. Стыковые пункты транспортных узлов / под общей редакцией К.Ю. Скалова. Г.С. Молярчук. М.: Транспорт, 1977. - 181 с.

115. Пьяных С.М. Экономико-математические методы оптимального планирования работы речного транспорта / С.М. Пьяных. М.: Транспорт, 1988. - 252 с.

116. Лазарев Н.Ф. Перегрузочные процессы в морских портах / Н.Ф. Лазарев. -М.: Транспорт, 1987. 194 с.

117. Руководство по технологическому проектированию перегрузочных комплексов, специализированных для контейнеров: РД 31.31.37.32-88 М.: Издательство Минморфлота, 1988.

118. Горбатый М.М. Теория и практика оптимизации производственных мощностей морских портов / М.М. горбатый. - М: Транспорт 1981. - 167 с.

119. Романовский Ф.Д. Контейнерные перегрузочные комплексы / Ф.Д. Романовский. М: Мортехинформреклама, 1992. - 303 с.

120. Разработка перспективной технологии, механизации и автоматизации перегрузки контейнеров в морских портах. В 2 т. Т. 1. Разработка основных принципов организации и технологии перегрузки контейнеров / В.А. Погодин и др.. Л: ЛенМорНИИПроект, 1989.

121. Ватанабе И. Планирование контейнерных терминалов: теоретические методы / И. Ватанабе. WCN Publishing, 2001. - 244 с.

122. Первозванский A.A. Математические модели в управлении производством. -M.: Наука, 1975.616 с.

123. Карпов Ю. Г. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с AnyLogic 5 С-Пб.: БХВ-Петербург, 2005.-400 с.

124. SimuIationofContainerUnitHandlingSystems, размещено на сайте Института экономики морских перевозок и логистики (InstitutfurSeeverkehrswirtschafhmdLogistik): http://www.scusy.isl.org/

125. WeikeBockstael-Blok, Igor Mayer, Edwin Valentin, A gaming-simulation to teach students the interrelation of substance and decision-making in designing multi-actor systems, in: Contribution to the Engineering Design Symposium, March, 2004.

126. Шапиро Дж.Моделирование цепи поставок. СПб: Питер,2006. 720с.

127. Жуков Ю.И. Имитационная модель мультимодальных транспортных перевозок / Ю.И. Жуков, П.А. Саенко. С-Пб. http://www.gpss.ru/immod%2703/055.html

128. Румянцев М. Средства имитационного моделирования бизнес процессов / М. Румянцев // Корпоративные системы. 2007. -№2.

129. Джунковский Н.Н. Общие положения по проектированию и строительству морских портов. М.: Военстройиздат, 1946. - 24 с.

130. Брюм. А.И. Технологическое проектирование морских портов. М.: Транспорт, 1971.-328 с.

131. Шапировкий Д.Б., Обермейстер А.М. Развитие морских портов СССР. М.: Мориздат, 1957.- 171 с.

132. Сиротский В.Ф. Эксплуатация портов. Организация и управление. Изд. 2-е, перераб. и доп. Учебник для вузов. - М.: Транспорт, 1974. - 312 с.

133. Горбатый М.М. Теория и практика оптимизации производственных мощностей морских портов. М.: Транспорт, 1981. - 168 с.

134. Суколенов А. Е. Методика обоснования на ЭВМ оптимальной механово-оружённости причалов. М.: Транспорт, 1972. - 199 с.

135. Крук Л.Д. Методы обоснования оптимальных параметров и режимов эксплуатации портовых грузоподъёмных машин: автореф. дис. д-ра техн. наук. М., 1988.-39 с.

136. Бреговский A.M. Оптимизация параметров проектных мощностей системы универсальных перегрузочных комплексов морского порта: автореф. дис.канд. техн. наук. М., 1984. - 24 с.

137. Бондаренко B.C. Обоснование ёмкости портовых накопительных устройств в условиях их неравномерной загрузки: Автореф. Дне.канд. техн. наук. М., 1962.-21 с.

138. Горбатый М.М. Оптимальные соотношения пропускной способности и грузооборота морских портов: Автореф. Дис.канд. техн. наук. М., 1965 - 21 с.

139. Зильдман В.Я. Методика оптимизации параметров специализированных комплексов для погрузки в морские суда навалочных грузов открытого хранения: автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1981. -24 с.

140. Зубков М.Н. Теоретические основы и методика расчёта оптимального числа грузовых причалов морских портов: Автореф. Дис.канд. техн. наук. М., 1965. — 22 с.

141. Ларин A.A. Методика обоснования основных параметров комплексов для перегрузки крупнотоннажных контейнеров в морском порту: Автореф. Дис.канд. техн. наук. М., 1977. - 19 с.

142. Воевудский E.H., Постан М.Я. Методы и модели теории массового обслуживания в оперативном управлении флотом и портами. М.: Мортехинформре-клама, 1984.-30 с.

143. Воевудский E.H., Постан М.Я. Стохастические модели в проектировании и управлении деятельностью портами. М.: Транспорт, 1987. -318 с.

144. Лапкина И.А. Совершенствование управления работой флота и портов на базе автоматно-вероятностного моделирования. Текст лекций. М.: Мортехин-формреклама, 1986.-32 с.

145. Кроткий И.Б. Продолжительность хранения грузов в морских портах. М.: Морской транспорт, 1957. - 197 с.

146. Абуллаев А.И. Определение связи между складской ёмкостью и ёмкостью судов с применением теории массового обслуживания // Математические и статистические методы в экономических исследованиях. М.: 1973. — Март - с. 126.

147. Скалов К.Ю. Портовые узлы и станции (устройство и эксплуатация) / К.Ю. Скалов и др.; под общ.ред. К.Ю. Скалова. М.: Транспорт, 1965. - 196 с.

148. Стыковые пункты транспортных узлов / под общей редакцией К.Ю. Скалова. Г.С. Молярчук. М.: Транспорт, 1977. - 181 с.

149. Нормы технологического проектирования морских портов: РД 31.3.05-97. -М.: Гиперокс, 1998

150. Нормы технологического проектирования морских портов: РД 31.31.37-78. -М.: Изд-во Минморфлота, 1979

151. Нормы технологического проектирования морских портов: РД РД 31.3.01.01-93.-М.: Гиперокс, 1993

152. РД 31.31.48-88 «Прогрессивные показатели технического уровня производства и строительных решений в проектах строительства, реконструкции и технического перевооружения морских портов»165. СНиП 11-01-95

153. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования №7-12/47, утв. 31.03.1994167. РД 31.82.01-95

154. UNCTAD Monographs on Port Management. «Port development handbook». -July 1993.

155. Кузнецов A.JI. Методология технологического проектирования контейнерных центров грузораспределения: дисс.д-ра техн. Наук, 2011.

156. Погодин В. А. Обоснование оптимальных технологических параметров контейнерных комплексов: дис. . канд-та техн. наук / В. А. Погодин. Ленинград. 1989.-201 с.

157. Войтишек А. В. Численное статистическое моделирование: методы Монте-Карло: учебное пособие для ВУЗов / А. В. Войтишек, Михайлов Г. А. М.: ИЦ Академия, 2006.

158. Орлов А. И. Эконометрика / А. И. Орлов. М.: Экзамен, 2002.

159. Статья про создание новых Норм

160. А.В.Красов. Теория информационных процессов и систем. Лекция 6. Классификация методов моделирования

161. AnyLogic 6: Материалы базовой программы тренинга. С-Пб.: Экс Джей Текнолоджис, 2008.

162. Руководство по технологическому проектированию комплексов, специализированных для контейнеров.188. http://www.studfiles.ru/dir/cat32/subjl235/filel 1061/viewl 11153.html189. http://library.tuit.uz/skanirknigi/book/modelirovaniesistem/model2.htm

163. Кобелев Н.Б. Основы имитационного моделирования сложных экономических систем. Учебник. Страница 155.

164. Гранберг А.Г. Математические модели социалистической экономики / А.Г. Гранберг. -М.: Экономика, 1988. -362 с.

165. Боев В.Д. Имитационное моделирование: конспект лекций / В.Д. Боев. -СПб, Политехнический университет, 2007.

166. Методика проведения имитационного моделирования, размещено на сайте http://www.c-o-m.ru/18-metodika-provedeniya-imitacionnogo-modelirovaniya.html

167. Самарский A.A. Компьютеры и жизнь / A.A. Самарский, А.П. Михайлов. -М: Педагогика, 1987.-286 с.

168. Самарский A.A. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры / A.A. Самарский, А.П. Михайлов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Физматлит, 2005. - 320 с.

169. Спасский Я.Б. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ГРУЗОПОТОКАМИ МОРСКОГО ГРУЗОВОГО ФРОНТА КОНТЕЙНЕРНОГО ТЕРМИНАЛА дисс. . магистра техники и технологии, С-Пб, 2009

170. Вероятностные разделы математики / Под ред. Ю. Д. Максимова. — СПб.: Иван Фёдоров, 2001. — С. 400. — 592 с.

171. Олдендерфер М. С., Блэшфилд Р. К. Кластерный анализ / Факторный, дис-криминантный и кластерный анализ: пер. с англ.; Под. ред. И.С. Ешокова. — М.: «Финансы и статистика», 1989—215 с.

172. РАСЧЕТНОЕ ОБОСНОВАНИЕ НАГРУЗОК НА ПРОЕКТИРУЕМЫЕ ПРИЧАЛЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТОЯНОЧНОГО ВРЕМЕНИ, ПРОСТОЕВ СУДОВ ПО ГИДРОМЕТЕОУСЛОВИЯМ И ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ