автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация взаимодействия железной дороги и морского порта на основе мультиагентной оптимизации и имитационного моделирования

На правах рукописи

ЛОМАШ Дмитрий Алексеевич

Автоматизация взаимодействия железной дороги и морского порта на основе мультиатентной оптимизации и имитационного моделирования

Специальности: 05.13.06 — Автоматизация и управление технологическими

процессами и производствами (на транспорте) 05.22.01 —Транспортные и транспортно-технологические

системы страны, ее регионов и городов, организация производства на транспорте

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону - 2004

Диссертация выполнена на кафедре «Вычислительная техника и автоматизированные системы управления» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации» (РГУПС)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Ульяницкий Евгений Мефодьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Иванченко Владимир Николаевич

доктор технических наук, профессор Мостовой Иван Федосеевич

Ведущая организация: Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ)

Защита состоится << /О» уе№&[1Л> 2004 г. в то часов в конференц-зале РГУПС на заседании диссертационного совета К218.010.01 при Ростовском государственном университете путей сообщения (344038, г. Ростов-на-Дону, пл. Народного ополчения, 2).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ростовского государственного университета путей сообщения.

Автореферат раз » иояВпл 4 г. Отзывы на автореферат, в

двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 344038, г. Ростов-на-Дону, пл. Народного ополчения, 2, РГУПС, диссертационный совет.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

М.А. Бутакова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. После перехода России к новым экономическим условиям хозяйствования существенно изменились принципы и технологии управления транспортом. Последние десять лет российский транспорт развивается согласно нескольким федеральным программам. В их числе: «Дороги России», «Внутренние водные пути», «Возрождение торгового флота России». В задачу этих программ входит изменение принципов функционирования транспортного комплекса для работы в новых экономических, политических и социальных условиях.

Рынок транспортных услуг (РТУ) характеризуется значительным количеством субъектов, которые могут влиять на осуществление перевозок. К субъектам РТУ относятся: операторы перевозки, экспедиторские фирмы, таможенные брокеры, агенты в морских портах, трейдеры, таможенные органы, органы государственной инспекции, стивидорские и сюрвейерские компании.

В условиях рыночной экономики клиенты выбирают тот способ перевозки, который не только дешевле, но и гарантирует быстроту, своевременность доставки, сохранность груза, прозрачность расчетов и удобство оформления документов. Клиентам необходимо, чтобы вагоны доставлялись в удобное для работы с ними время, строго по расписанию, разгружались с минимальными затратами рабочего времени, а грузы без задержек, перевалки и складирования включались в производственный процесс.

В связи с вышеперечисленным необходимы новые подходы в организации перевозок и, особенно, в организации взаимодействия с партнерами (грузоотправителями, экспедиторами, органами таможни, пунктами перевалки грузов).

В рамках Федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России (2002-2010 гг.)» реализуется подпрограмма «Информатизация», которая предусматривает создание:

- систем сбора и обработки статистической информации по транспортному комплексу;

- логистических цеотров и систем информационного сопровождения перевозок в международных транспортных коридорах; -

- систем информационного и технологического взаимодействия отдельных видов транспорта в едином транспортном комплексе страны.

В транспортной отрасли создаются единое информационное пространство и автоматизированная система управления перевозками, построенные на логистических принципах оптимизации транспортировки грузов и работы подвижного состава.

В связи с этим приоритетными задачами обеспечения надежности и эффективности транспортных связей при интермодальных перевозках являются: сокращение времени нахождения вагона

БИБЛИОТЕКА С1 о»

- сокращение временных затрат при передаче груза с одного вида транспорта на другой в транспортных узлах;

- оптимальное согласование ритмов работы поставщиков, потребителей и транспорта.

Указанные причины обусловливают необходимость разработки и применения новых алгоритмов автоматизации согласованного подвода груза к транспортным узлам с использованием единого информационного пространства.

Степень разработанности проблемы. Большой вклад в развитие

теории и практики автоматизации технологических процессов и моделирования сложных систем внесли ученые отечественной школы: В.М. Акулиничев, Г.И. Белявский, Н.П. Бусленко, А.Н. Гуда, Е.Г. Жданова, В.Н. Иванченко, В.А. Кудрявцев, Н.Н. Лябах, Ю.И. Рыжиков, Б.Я. Советов, В.Н. Томашевский, Е.М. Ульяницкий, П.А. Шульженко, С.А. Яковлев и др. Среди иностранных исследователей отметим Дж. Форрестера, Р. Шеннона, Б. Шмидта, Т.Дж. Шрайбера A.M. Лоу и др.

Большой вклад в исследование проблем оптимизации взаимодействия различных видов транспорта при интермодальных перевозках внесли труды В.Н. Зубкова, П.А. Козлова, А.Ф. Котляренко, А.П. Кузнецова, П.В. Куренкова, СВ. Милославской, А.Т. Осьминина, К.И. Плужникова, СМ. Резера, А.А. Смехова, Е.М. Тишкина и др.

Цель и задачи работы. Целью данной диссертационной работы является разработка алгоритмов автоматизации и совершенствование методов математического моделирования логистичеких процессов, протекающих в сложных организационно-технических объектах (ОТО). Ввиду того, что только аналитическое представление объекта исследования затруднительно, необходимо разработать имитационную модель функционирования транспортного узла, что позволит оценить процесс взаимодействия различных видов транспорта при изменяющихся параметрах входных потоков. Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:

- идентификация объекта исследования путем причинно-следственного анализа проблем организации интермодальных перевозок;

- формирование системы критериев оптимизации подвода экспортных грузов к припортовой станции;

- формализация задачи оптимизации подвода грузов к припортовой станции;

- разработка процедуры учета мнений экспертов;

- разработка алгоритма автоматизации распределения нитей подвода груза методом мультиагентной оптимизации с учетом предпочтений экспертов;

- разработка структуры имитационной модели;

- проверка гипотез о законах распределения основных потоков транспортного узла;

- разработка имитационной модели и анализ результатов исследования;

- программная реализация алгоритмов автоматизации подвода грузов к транспортному узлу.

Объектом исследования диссертационной работы являются процессы в сложных организационно-технологических объектах, отличающихся:

- недостаточной формализуемостью;

- сложной структурой связей и отношений;

- наличием трудноучитываемых факторов;

- многокритериальностью функционирования;

- нестационарностью процессов, происходящих в системе.

Примерами объектов, соответствующих вышеуказанным условиям, являются процессы, протекающие в транспортных узлах при интермодальных перевозках, процессы в системе доставки сырья промышленным предприятиям.

Предмет исследования - моделирование и автоматизация процессов, протекающих в логистических системах.

Теоретико-методологическая основа исследования. Теоретическую основу диссертационной работы составили фундаментальные исследования отечественных и зарубежных авторов в области оптимизации взаимодействия различных видов транспорта в транспортных узлах, а также имитационного моделирования транспортных процессов и их автоматизации.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы системного анализа, теории вероятностей и математической статистики, теории массового обслуживания (ТМО), теории графов, теории принятия решений, методы имитационного моделирования, методы многокритериальной оптимизации, методы анализа иерархий.

В качестве инструментарно-методического аппарата были использованы прикладные программные средства хранения, обработки и анализа информации: AllFusion Process Modeler 4.1, Microsoft Excel XP, Statistica 5.5, Pacestar UML Diagramer 4.14. При разработке имитационных моделей использованы специализированные среды, такие как Extend Suite 4 и CACI SimProcess Release 3. В качестве объект-но-ориентированного языка программирования использовался Sun JAVA (JSDK 1.4.1), а также среда визуального программирования IBM Eclipse 3.0.

Информационно-эмпирическая база исследования. При проведении диссертационного исследования автором использованы сведения и данные из монографий и статей отечественных и зарубежных исследователей, материалов научно-практических конференций по проблемам математического обеспечения взаимодействия различных видов транспорта, а также данные информационно-аналитических и

б

управляющих автоматизированных систем, функционирующих в транспортных узлах, материалы докладов технических советов дороги за 2000-2004 гг., информационные ресурсы Интранет ОАО «РЖД» и Интернет.

Работа выполнена в рамках паспортов специальности 05.13.06. - «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (на транспорте)» и специальности 05.22.01 - «Транспортные и транспортир-технологические системы страны, ее регионов и городов, организация производства на транспорте» по следующим областям исследования:

- теоретические основы и методы математического моделирования организационно-технологических систем и комплексов, функциональных задач и объектов управления и их алгоритмизация;

- теоретические основы, методы и алгоритмы интеллектуализации решения прикладных задач при построении АСУ широкого назначения;

- организация и технология транспортного производства. Управление транспортным производством. Оптимизация размещения транспортных предприятий и производств.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Система критериев оптимизации подвода грузов к припортовой станции, разработанная на базе нормативных показателей субъектов рынка транспортных услуг, участвующих в процессах интермодальных перевозок, позволяющая учитывать цели, как работников железной дороги, так и морского порта.

2. Формальная модель оптимизации подвода грузов к припортовой станции, представленная в виде квадратической задачи о назначениях и позволяющая адекватно ситуации подводить грузы к транспортному узлу с учетом сформированной системы критериев.

3. Методика формирования экспертной комиссии и проведения опроса экспертов при оптимизации подвода грузов к припортовой станции с учетом конфликтующих целей.

4. Модернизированный метод мультиагентной оптимизации, позволяющий учесть при принятии решений агентами знания экспертов при конфликтующих целях последних, позволяющий повысить вычислительную эффективность процесса оптимизации подвода груза к припортовой станции.

5. Имитационная модель интермодальных процессов транспортного узла, использующая объектно-ориентированную парадигму и предоставляющая возможность прогнозирования и оценки показателей эффективности перевалки грузов.

6. Программный комплекс автоматизации подвода экспортных грузов к припортовой станции, обеспечивающий диспетчерский аппарат оперативной (в режиме реального времени), статистической (на основе реляционных баз данных) и прогнозной информацией, необходимой для подвода грузов и принятия управляющих решений.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- на базе нормативных показателей субъектов рынка транспортных услуг, участвующих в процессах интермодальных перевозок, сформирована система критериев оптимизации подвода грузов к припортовой станции;

- определены законы распределения транспортных потоков транспортного узла в условиях изменившихся экономических отношений между субъектами рынка транспортных услуг;

- формализована задача оптимизации подвода грузов к припортовой станции в виде квадратической задачи о назначениях, позволяющая адекватно ситуации подводить груз к транспортному узлу с учетом сформированной системы критериев;

- на основе метода мультиагентной оптимизации разработан алгоритм автоматизации подвода грузов к припортовой станции при интермодальных перевозках, с помощью которой лицо, принимающее решение, может в режиме реального времени выполнить оценку альтернатив и принять взвешенное решение;

- разработан модернизированный метод мультиагентной оптимизации, позволяющий учесть при принятии решений агентами знания экспертов при конфликтующих целях последних, и повышающий вычислительную эффективность процесса оптимизации подвода груза к припортовой станции;

- разработана имитационная модель процессов интермодальных перевозок в транспортном узле, позволяющая прогнозировать и выполнять оценку основных показателей эффективности взаимодействия видов транспорта. Модель легко настраивается в соответствии с технологией работы и техническим развитием конкретного транспортного узла, легка для понимания, облегчает процесс коммуникации между разработчиками модели, экспертами и лицами, принимающими решение.

Теоретическая значимость диссертационного исследования. Научные положения, выдвинутые в работе, развивают теоретические основы и методологию оптимизации транспортных процессов интермодальных перевозок в транспортных узлах. В диссертационном исследовании:

- выполнен причинно-следственный анализ проблем организации интермодальных перевозок в условиях конкуренции различных видов транспорта и субъектов рынка транспортных услуг;

- сформирована система критериев оптимизации подвода экспортных грузов к припортовой станции, позволяющая учитывать цели, как работников железной дороги, так и морского порта;

- разработан алгоритм поиска оптимального решения методом мультиагентной оптимизации с учетом предпочтений экспертов при конфликтующих целях;

- разработана структура имитационной модели транспортного узла в виде ШЕЕ-моделей.

Практическая значимость исследования. Применение результатов диссертационного исследования будет способствовать сокращению времени перевалки груза с одного вида транспорта на другой при интермодальных перевозках. Разработанная в диссертации новая имитационная модель и модифицированный метод мультиагентиой оптимизации подвода груза к припортовой станции позволяют эффективно управлять процессами интермодальных перевозок. В работе получены следующие практические результаты:

- разработан комплекс программ автоматизации подвода экспортных грузов в транспортный узел, использующий алгоритм мультиагентной оптимизации и учитывающий предпочтения экспертов;

- разработанная имитационная модель функционирования транспортного узла, позволяющая выполнить оценку статистических характеристик и законов распределения времени выполнения технологических операций при интермодальных перевозках, а также прогнозировать статистические характеристики показателей качества транспортных процессов (например, простой вагона на припортовой станции) в условиях неопределенности, может быть использована в практической деятельности работниками транспортного узла, так как экспериментально подтверждена ее адекватность исследуемым реальным процессам;

- приведенная методика выбора системы имитационного моделирования методом анализа иерархий может быть использована в учебном процессе при чтении курсов и подготовке учебно-методических пособий по проблемам теории принятия решений и имитационного моделирования для студентов и аспирантов технических и экономико-математических специальностей вузов.

Достоверность полученных результатов исследования подтверждается имитационным моделированием, верификацией и валидацией разработанных

моделей, апробацией на научных семинарах и конференциях, результатами внедрения научных исследований и рядом публикаций.

Апробация работы. Основные положения и научные результаты работы докладывались на 8-й Международной научно-практической конференции «Информационные технологии на железнодорожном транспорте Инфотранс 2003» (г. Санкт-Петербург, 2003 г.), XII Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным системам (г. Владимир, 2003 г.), на 5-й Международной научно-технической конференции «Новые технологии управления движением технических объектов» (г. Новочеркасск, 2002 г.), на III Международной научно-практической конференции «Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах» (г. Новочеркасск, 2002 г.), на VI Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» (г. Таганрог, 2002 г.), на Второй Международной отраслевой научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта и роль молодых ученых в их решении» (г. Ростов-на-Дону, 2000 г.), на научно-теоретических конференциях профессорско-преподавательского состава «Транспорт 2004», «Транспорт 2003», «Транспорт 2002», «Транспорт 2001» (г. Ростов-на-Дону, 2004, 2003, 2002, 2001 гг.).

Публикации. По результатам проведенных теоретических и экспериментальных исследований опубликовано 19 печатных работ.

Реализация результатов работы. Материалы диссертационного исследования были использованы при разработке методов автоматизации подвода груза к транспортным узлам на полигоне С.-К. ж.д., при оптимизации подвода грузов в работе ОАО «Ростовский порт», при автоматизации распределения задач между локомотивами на предприятии ООО «Комбайновый завод «Ростсельмаш», а также в учебном процессе при создании методических и учебных пособий. Результаты внедрения подтверждены соответствующими актами.

Личный вклад автора. Диссертационная работа выполнена на кафедре «Вычислительная техника и автоматизированные системы управления» (заведующий кафедры - д.т.н., профессор Е.М. Ульяницкий) в период с 2000 по 2004 гг.

Идея данной диссертационной работы, ее тема и цели предложены и сформулированы лично автором работы и соответствуют «Перечню актуальных проблем научно-технического развития железнодорожного транспорта для разработки их докторантами, аспирантами и сотрудниками отрасли в 2001-2002 гг.», утвержденному Указанием МПС России от 17 ноября 2000 г. № М-2775у. Программный комплекс, а также реализованные в нем методы и алгоритмы оптимального подвода груза к транспортному узлу, разработаны автором лично. Анализ и обобщение полученных данных, формулировка вы-

водов по результатам исследований, а также оформление графического материала выполнены автором диссертации.

Благодарности. Автор выражает благодарность научному руководителю Е.М. Ульяницкому, а также сотрудникам кафедр «ВТ и АСУ» и «Информатика» РГУПС за сотрудничество и помощь в работе. Автор благодарит зав. кафедрой «УЭР» РГУПС В.Н. Зубкова за консультации в процессе исследования. Автор выражает благодарность за предоставление практического материала, ценные замечания и предложения сотрудникам С.-К. ж.д.: зам. главного инженера С.-К. ж.д. Э.В. Тучкову, начальнику отдела по работе с портами М.В. Кочеткову, зам. начальника станции Новороссийск по оперативной работе А.А. Саносяну.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Объем диссертационной работы - 186 страниц, основного текста - 147 страницы. Кроме того, диссертация содержит 28 рисунков, 14 таблиц, а также 38 страниц приложений. Список литературы содержит 167 наименований библиографических источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационного исследования, сформулированы цель и задачи исследования, определены объект, предмет и методы исследования, сформулированы положения и результаты, выносимые на защиту.

В первой главе «Идентификация процессов интермодальных перевозок как объекта управления» дана характеристика объекта исследования и рассмотрены основные проблемы, возникающие при взаимодействии железнодорожного и морского транспорта в транспортных узлах. Выполнен причинно-следственный анализ проблем организации интермодальных перевозок. Проведен анализ методов моделирования процессов интермодальных перевозок и методов оптимизации транспортных задач.

Для эффективности смешанных перевозок необходим системный, комплексный или, как сейчас принято называть, логистический подход к их управлению на основе постоянного совершенствования форм транспортного обслуживания процессов производства, распределения и сбыта продукции. Планирование и государственное регулирование перевозок становится объективно необходимым требованием повышения эффективности предпринимательской деятельности на транспорте в условиях рыночной системы хозяйствования.

Современная экономическая политика Российской Федерации направлена на укрепление собственного производства и увеличение экспорта, что должно привести к росту объемов и интенсивности внешнеторговых перевозок.

Но даже при существующих транспортных потоках имеют место значительные простои (от нескольких суток до месяца) вагонов и целых составов с внешнеторговыми грузами в ожидании подачи в порты. Одной из причин этих простоев и создания «складов на колесах», приносящих ОАО «РЖД» значительные убытки в условиях дефицита грузовых вагонов некоторых типов, является отсутствие четкой технологии подвода грузов к портам, согласованного с подходом судов.

Отсутствие эффективного взаимодействия приводит к тому, что в отдельные периоды на подходах к Новороссийскому транспортному узлу скапливаются до 160 составов. В таких условиях особенно актуальна задача согласованной работы в транспортных узлах различных видов транспорта. В настоящее время не предложены эффективные методы для решения данной задачи, что ведет к большим экономическим потерям.

Качество интермодальных перевозок обеспечивается:

- в процессе самой перевозки,

- на станциях отправления и станциях назначения,

- в транспортных узлах, где осуществляется перевалка груза.

Качество интермодальной перевозки является результатом действия совокупности факторов и причин, проявляющихся в процессе ее выполнения.

Первичными факторами, влияющими на организацию интермодальных перевозок, являются:

- развитость информационной структуры транспортного узла;

- взаимодействие и координация всех видов транспорта, участвующих в перевозке;

- эффективность взаимодействия работников транспорта с остальными субъектами РТУ;

- климатические условия работы транспортного узла.

На рис. 1 представлена причинно-следственная диаграмма качества интермодальных перевозок. На основе ее анализа можно сделать следующие выводы:

- из четырех базовых факторов, влияющих на качество интермодальных перевозок, фактор «работа с субъектами рынка транспортных услуг» выходит за рамки предметной области данного диссертационного исследования;

- фактор «климатические условия работы транспортного узла» является внешним по отношению к системе и практически неуправляем. Но он должен быть учтен при выработке управляющих воздействий;

- актуальным для данной диссертационной работы является разработка методов решения задачи снижения влияния таких факторов, как «взаимодействие видов транспорта в транспортном узле» и «информационные системы» на

показатели качества интермодальных перевозок через составляющие их эле-

менты.

Работа с субъектами |рынка транспортных услуг:

услуп I Климатические условия !

работы транспортного узла

отсутствие оперативной координации

отсутствие эффектов! методов подвода брошенных поездо

введение конвеш запретов

неравномерное поступления гру:

яесогпас! подвод

долги: проце Д

/

диспропорция ^ в развитии смежных [1 видов транспорта г

/

1Взанмопействне вндоа{ | транспорта в , 1 транспортном уаде 1

Рис. 1. Причинно-следственная диаграмма качества интермодальных перевозок

Проведенный автором анализ позволил сделать вывод о том, что в области взаимодействия железнодорожного и морского транспорта применение методов автоматизации подвода грузов к припортовой станции позволит повысить эффективность перевалочного процесса за счет: более адекватного учета мнений экспертов при конфликтующих целях; учета при формировании подвода сходства технологических операций, количества прибывающих составов, занятости подъездных путей к порту, использования перегрузочных мощностей причальных устройств. Используя разработанную имитационную модель транспортного узла можно получать прогнозное состояние объекта управления при изменении входных потоков, рассчитывать эффективность использования ресурсов припортовой станции.

Во второй главе «Модели и алгоритмы автоматизации процессов интермодальных перевозок» представлена разработанная автором модель оптимального подвода грузов к припортовой станции, выполненная в терминах квадратической задачи о назначениях, позволяющая автоматизировать процесс распределение нитей графика движения поездов между составами, находящимися на подходе к транспортному узлу.

График движения устанавливает п возможных моментов прибытия поезда на станцию за одни сутки. Обозначим т — количество составов, среди которых необходимо распределить нити графика.

Пусть — моменты времени, соответствующих нитей графика движения

поездов, когда поезд прибывает на припортовую станцию. Тогда элемент

матрицы Д размерности пхп, представляют собой интервалы времени между 1-й и/-Й нитями графика движения поездов

Введем матрицу тяготения

(2)

Эта матрица характеризует степень тяготения друг к другу составов, прибывающих на припортовую станцию. Например, при наличии двух составов с минеральными удобрениями и одного с черными металлами, между составом с минеральными удобрением и составом с черными металлами степень тяготения выше, чем между двумя составами с удобрениями. Это объясняется тем, что порт может принять ограниченное количество груза определенной номенклатуры в единицу времени, таким образом, между прибытием составов с одинаковой номенклатурой груза должны быть более длительные интервалы времени, чем между поездами с разной номенклатурой.

Методика расчета коэффициента тяготения в значительной степени определяется техническими характеристиками транспортного узла, например, количеством специализированных парков, количеством сортировочных устройств и их мощностью, количеством примыкающих к станции районов порта.

Так, для Новороссийского транспортного узла предложено

где - коэффициент, определяющий сходство технологических операций, выполняемых с составами на припортовой станции. Зависит от номенклатуры груза и внутристанционной сетевой разметки. Основные грузы, поступающие на станцию Новороссийск, и их внутристанционная разметка приведены в таблице 1. если оба состава имеют одно назначение; если оба состава имеют разное назначение. - коэффициент, зависящий от количества вагонов в подводимых соста-

вах, так как в порт осуществляются подачи по 25 вагонов, то к2 принимает значения: к2 = \, еслиКт> 50; к2 = 1 если 25 < Л^ £ 50; к2 = 3 если 25 5 Л^ .

к] - коэффициент, учитывающий занятость подъездных путей к порту и выгрузку в одном районе порта:

если оба состава назначением в один порт;

/?={/» *=!..*)},/»ее*

если оба состава назначением в разные порты. - коэффициент, учитывающий одновременное использование перегрузочных мощностей причальных устройств: если оба состава перегружаются на одно судно; если оба состава перегружаются на разные судна. Коэффициент тяготения может принимать значения

Таблица 1

Основные грузы и их внутристанционная разметка

Номенклатура груза Станция погрузки Внутристанционная разметка

Топливо Никольское Н-3

Сталь Новолипецк П-9

Удобрения Невинномысск Н-3

Топливо Татьянка Н-3

Брикеты Стойленская В-7

Алюминий Обнорская П-9

Окатыши Котел В-7

Трубы Трубная П-8

Жмыхи Георгиевск П-9

Сталь тонколистовая Жана Аул В-7

Заготовка Новотроицк В-27

Нитроаммофос Невинномысск П-9

устанавливает стоимость назначения 1-й нити

Матрица

графика движения й-му составу. Данная величина определяет интервал времени несогласованности подвода между заявкой портового диспетчера и фактически возможным временем прибытия состава в соответствии с графиком движения поездов

(4)

где ёдр, — время прибытия поезда на станцию в соответствии с 1-й нитью графика движения поездов;

(йрИ - время прибытия И-го состава на припортовую станцию в соответствии с

заявкой портового диспетчера.

Определим функцию перестановки представляющую отдельное на-

значение составу ] = тт(1) нити графика движе^иЬ-Я^тго бы найти оптимальное распределение нитей между составами необходимо найти такую перестановку П для всех индексов которая минимизирует целевую функцию (5):

ттг = Х^Л(О-С-)+ (5)

Система уравнений (1)-(5) - представляет математическую модель оптимального подвода груза к припортовой станции при интермодальных перевозках.

С целью выявления квадратичной природы целевой функции, задача формулируется таким образом: необходимо найти матрицу перестановок X, размерностью пхп, элементы которой удовлетворяют (6), такую, что

я п

(6)

i,j=\h,k=\

где

1, если нить г назначена составу j,

10, в противном случае;

при следующих ограничениях:

(7)

(8)

(9)

Поскольку квадратичная задача о назначении является обобщением задачи коммивояжера, она также является NP-полной. Для решения поставленной задачи усовершенствован и применен метод мультиагентной оптимизации Expert Ant Colony System (EACS), идея которого основана на простом методе Ant Colony System (ACS), который разработан М. Dorigo, V. Maniezzo и A. Colorni в 1996 году и применяется для решения сложных комбинаторных оптимизационных задач. В отличие от базового EACS учитывает знания экспертов, представленные в виде матрицы их предпочтения.

К новым результатам можно отнести, то что агент строит решение, используя матрицу предпочтений экспертов (10):

(10)

Весовой коэффициент у имеет прямо пропорциональную зависимость от степени согласованности экспертов.

Параметры а, ¡} и у позволяют определить относительную важность следа ти(1), пригодности мнения экспертов соответственно. Следовательно, вероятность р*„(0 является компромиссом между пригодностью ребра, интенсивностью следа ребра (если большое количество агентов прошло по ребру (Ц), тогда это ребро становится, вероятно, более желательным) и степени значимости назначения для экспертов.

Между весовыми коэффициентами можно определить некоторую зависимость, выраженную формулой (11):

где А=С0№( - заранее определенная некоторая константа;

- коэффициенты связи параметров соответственно.

Эффективность алгоритма зависит от выбора значений параметров а (коэффициент значимости следа), (коэффициент значимости пригодности) и т (количество популяции муравьев). В таблице 2 представлены комбинации а//?, которые позволяют находить оптимальные решения.

Далее в главе предложен алгоритм фор- Таблица 2

мирования экспертных комиссий и методика Комбинации йи ^

проведения их опроса, адаптированная для задач подвода грузов к припортовой станции. Представлен алгоритм в виде блок-схемы усовершенствованного метода EACS.

В третьей главе «Система имитационного моделирования процессов в транспортном узле: разработка и анализ» представлена разработанная автором объектно-ориентированная модель логистических процессов транспортного узла (на примере Новороссийского транспортного узла), позволяющая прогнозировать показатели работы припортовой станции при изменяющихся экзогенных и эндогенных факторах.

На этапе структурного анализа логистической системы взаимодействия морского и железнодорожного транспорта использовались модели IDEF3, которые могут с незначительными изменениями использоваться в качестве основы имитационной модели.

Для идентификации входных потоков имитационной модели, была проведена проверка гипотез о законах распределения основных потоков транспортного узла. Установлены законы распределения входных потоков и проверены по критерию по уровню статистической значимости

Предложена методика выбора инструментария имитационного моделирования мультимодальных процессов транспортных узлов на основе метода анализа иерархий. Для оценки эффективности средств имитационного моделирования (СИМ) предложена

а Р

0,5 5,0

1,0 1,0

1,0 2,0

1,0 5,0

система критериев, адаптированных к логистическим задачам Гистограмма результирующего вектора альтернатив представлена на рис 2 В качестве СИМ выбраны пакеты ImagineThat Extend 4 0 и CACI SimProcess 3

Выполнено моделирование взаимодействия припортовой станции и порта для оценки влияния фактора применения управляющих воздействий на показатель эффективности работы припортовой станции (простой вагона), выработанных с применением оптимизирующих методов и без них

Arena „ Extend ,„ ¡Think VenSim QoldSim FlexSim Pr Modeler ^

GPSS Simul8 Witness PowerSim SimDlex3 En Dynamics SimProcess

Рис 2 Гистограмма результирующего вектора приоритетов альтернатив

В процессе планирования эксперимента выдвинуто предположение о влиянии на простой вагона на станции таких факторов

1 ) стратегия подвода грузов к припортовой станции,

2 ) количество маневровых локомотивов, задействованных в обслуживании пор-

товых парков,

3 ) длительности периода невозможности принятия портом груза по различным

причинам (погодные условия, отсутствие возможности выгрузки)

Таблица 3 представляет схему кодирования факторов для модели взаимодействия припортовой станции и морского порта

Матрица плана эксперимента и соответствующие переменные отклика приведены в таблице 4

В результате расчетов получены следующие значения влияния факторов е,=—1 107475, е2 = 0 011825 и е3 = -8 060725 При этом наиболее существенное влияние на отклик (простой вагона) оказывают факторы 3 и 1 Фактор 3 является слабо-управляемым фактором, тк в значительной степени зависит от погодных условий Фактор 2 определяет количество маневровых локомотивов, но т к добавление локомотивов требует капитальных вложений, а эффект от их увеличения практически отсутствует, то добавлять число маневровых локомотивов не рекомендуется Фактор 1 определял стратегию подвода составов к припортовой станции и является полностью управ-

ляемым. Эффектом от фактора 1 является сокращение среднего значения простоя вагона на станции на 1.107 часа.

Таблица 3

Кодирование факторов для модели взаимодействия припортовой станции и порта

Новороссийск

Фактор (текущее состояние) + (улучшенное состояние)

1 Стратегия подвода грузов Без оптимизации С оптимизацией

2 Количество маневровых локомотивов 9 12

3 Отказ порта в принятии состава 3 0

Полученные гистограммы простоя вагона в различных точках плана представлены на рис. 3.

• Таблица4

Матрица факторного плана типа 2к

Точка плана Фактор 1 Фактор 2 Фактор 3 Отклик

1 - - - ^=39.667

2 + - - .^=39.581

3 - + - ^=39.780

4 + + - Л<=39.715

5 - - + £,=32.763

6 + - + £¿=30.587

7 - + + .й7=32.628

8 + + + Д*=30.523

Проведенные дополнительные испытания позволили оценить эффективность стратегии подвода с применением метода мультиагентной оптимизации, разработанного в главе 2.

Суть дополнительных испытаний заключалась в том, чтобы сравнить значения простоя вагона при закрытии порта на один, два и три дня. Результаты 520 прогонов модели представлены на рис. 4.

Полученные зависимости показывают, что наибольший эффект от применения метода мультиагентной оптимизации для определения очередности подвода составов достигается при безотказной работе порта С увеличением количества

дней неприема портом грузов данный эффект снижается.

Carriages Супе Times Histogram

19

ШШШ1Ш

Carriages Cycle Time» Histogram

ШШЕШ

1 8

f И

m '

2D 40 60

а) точка плана 1

Carriages Cycle Times Histogram

ешш

б) точка плана 2

Carriages cycle Times Histogram

НМЫИ

в) точка плана 3

Carriages Cycle Times Histogram

ттш

20 40 60

г) точка плана 4

Carriages Cycle Times Histogram

SEEISJ

00 80 100 120 140 10» Value m Hou s

д) точка плана 5

Carr ages Cycle Times Histogram

e) точка плана 6

carnages Cycle Tlmrs Histogram

м 1(0

0ВД0

ж) точка плана 7 Рис 3 Гистограммы простоя вагона в различных точках плана

Valu* п Hour*

з) точка плана 8

Рис. 4. Значения простоя вагона при различных стратегиях подвода Так если порт не принимает груз в течении трех дней, то преимущества от применения методов оптимизации минимальны (ДЭ = 0.065). Это объясняется тем, что при таких условиях перегруженными являются как морской порт, так и парки припортовой станции. Таким образом, очередность подвода не оказывает существенного влияния на простой вагона вследствие того, что подведенные составы также становятся в очередь, тем самым, загружая станцию.

В четвертой главе «Комплекс программ автоматизации подвода грузов в транспортный узел» рассматривается разработка проблемно-ориентированного программного комплекса автоматизации подвода груза к припортовой станции на основе методов оптимизации, предложенных во второй главе. Схема взаимодействия программных модулей и имитационной модели транспортного узла приведена на рис. 5.

Рис. 5. Схема взаимодействия программных модулей и имитационной модели При проектировании комплекса использовался унифицированный язык моделирования иЫЬ, что позволило обеспечить полноту, семантическую непротиворечивость и корректность описания системы. Использование инструментов объектной методоло-

гии, проверенной при создании сложных программных систем, обеспечило адекватность процесса моделирования.

Использование технологии «паттерн-проектирования», адаптированной для решения логистических задач позволило повысить эффективность и качество выполняемого анализа на этапе проектирования программного комплекса, а также обеспечить эффективное использование преимуществ объектно-ориентированного подхода при разработке программного кода.

При разработке программного комплекса оптимизации подвода грузов к припортовой станции были использованы два производящих паттерна (Abstract Factory, Singleton) и поведенческий паттерн (State).

В приложениях представлены акты о практическом использовании результатов диссертационной работы, описание разработанного программного комплекса автоматизации подвода грузов к транспортному узлу и автоматизации составления графика исполненной работы припортовой станции, IDEF-модели бизнес-процессов и логическая структура имитационной модели транспортного узла и тексты основных разработанных программ.

В заключении приводятся основные выводы по результатам выполненных исследований.

1. Сформирована система критериев оптимизации подвода грузов к припортовой станции, разработанная на базе нормативных показателей субъектов рынка транспортных услуг, участвующих в процессах интермодальных перевозок.

2. Разработан алгоритм мультиагентной оптимизации, позволяющий учесть при принятии решений агентами знания экспертов, тем самым, повышая вычислительную эффективность процесса оптимизации подвода груза к припортовой станции.

3. Предложены и обоснованы:

- формальная модель оптимизации подвода груза к припортовой станции, представленная в виде квадратической задачи о назначениях;

- методика формирования экспертной комиссии и проведения опроса экспертов при оптимизации подвода грузов к припортовой станции с учетом конфликтующих целей;

- методика выбора инструментария имитационного моделирования мультимо-дальных процессов в транспортных узлах, учитывающая их специфику.

4. Разработана имитационная модель интермодальных процессов транспортного узла, использующая объектно-ориентированную парадигму и предоставляющая возможность прогнозирования и оценки показателей эффективности перевалки грузов.

5. Разработан программный комплекс автоматизации подвода экспортных грузов к припортовой станции, обеспечивающий диспетчерский аппарат оперативной (в режиме реального времени), статистической (на основе реляционных баз данных) и прогнозной информацией, необходимой для подвода грузов и принятия управляющих решений.

Основные результаты, полученные автором и нашедшие отражение в диссертации, опубликованы в следующих работах:

1. Ломаш, Д.А. Программный комплекс автоматизации выбора подводп поездов к припортовой станции методом Ant Colony System с учетом мнения экспертов / Д.А. Ломаш. - Отрасл. фонд алгоритмов и программ. - Per. № 50200400280. - 2004. -5 с.

2. Ломаш, Д.А. Мультиагентный метод оптимизации подвода составов к припортовой станции при конфликтующих целях / Д.А. Ломаш // Тр. Всерос. науч.-практ. конф. «Транспорт - 2004». - Ростов н/Д: РГУПС, 2004. - 0,2 п.л.

3. Зубков, В.Н. Анализ и методы оценки эффективности взаимодействия железной дороги и порта / В.Н. Зубков, Д.А. Ломаш, Е.В. Голубева // Вестник РГУПС. - 2003. -№ 3. - 0,5 п.л. (лично автором 0,2 п.л.)

4. Ульяницкий, Е.М. Оптимизация оперативного подвода груза к припортовой станции методом мультиагентной оптимизации / Е.М. Ульяницкий, Д.А. Ломаш // Мат. Восьмой Междунар. науч.-практ. конф. «Инфотранс- 2003». - СПб, 2003. - 0,4 п.л. (лично автором 0,2 п.л.)

5. Ломаш, Д.А. Усовершенствованный метод мультиагентной оптимизации для решения задачи распределения объемов перевозок при смешанных перевозках / Д.А. Ломаш // Вестник инженеров электромехаников железнодорожного транспорта. Выпуск 1. - Самара, 2003. - 0,3 п.л.

6. Ломаш, Д.А. Об одном алгоритме мультиагентной оптимизации для решения транспортных задач / Д.А. Ломаш // Тез. док. XII Междунар. конф. по выч. механике и современным прикладным программным системам. - М.: Изд-во МАИ, 2003. - 0,1 п.л.

7. Ломаш, Д.А. Имитационное моделирование как метод оценки эффективности логистических процессов интермодальных перевозок / Д.А. Ломаш // Сб. док. Первой Всерос. науч.-практ. конф. «ИММОД - 2003». - СПб, 2003. - 0,3 п.л.

8. Ломаш, Д.А. Разработка модели информационной системы взаимодействия железнодорожного транспорта и морских портов с применением унифицированного языка моделирования / Д.А. Ломаш // Тр. науч.-теор. конф. «Транспорт — 2003». - Ростов н/Д: РГУПС, 2003. - ОД п.л.

9. Ульяницкий, Е.М. Применение методов мультиагентной оптимизации для решения логистических задач в системе «железная дорога - морские порты» / Е.М. Ульяницкий, Д.А. Ломаш // Вестник РГУПС. - 2002. - № 3. - 0,2 п.л. (лично автором 0,1 п.л.)

Ю.Ломаш, Д.А. Модель оперативного планирования подвода грузов к припортовой станции / Д.А. Ломаш // Сб. ст. по мат. 5-й Междунар. науч.-техн. конф. «Новые технологии управления движением технических объектов». - Новочеркасск, 2002. -0,3 п.л.

11. Ломаш, Д.А. Разработка алгоритмов для эффективного принятия логистического решения в системе «железные дороги - морские порты» / Д.А. Ломаш // Мат. III Междунар. науч.-практ. конф. «Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах». - Новочеркасск, 2002. - 0,1 п. л.

12. Ломаш, Д.А. О некоторых аспектах моделирования системы оперативного планирования ресурсов припортовых железнодорожных станций методами теории расписаний / Д.А. Ломаш // Тез. док. VI Всерос. науч. конф. студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления». - Таганрог, 2002. -0,1 п.л.

13.Эубков, В.Н. Автоматизация составления графика исполненной работы диспетчера опорного центра / В.Н. Зубков, Н.Н. Мусиенко, Д.А. Ломаш, СВ . Ивахненко // Совершенствование организации и управления перевозками в условиях реформ: Меж-вуз. сб. науч. тр. - Ростов н/Д: РГУПС, 2002. - 0,4 п.л. (лично автором 0,2 п.л.)

14. Ломаш, Д.А. Модель оптимального взаимодействия видов транспорта («железная дорога - морской порт») / Д.А. Ломаш // Совершенствование организации и управления перевозками в условиях реформ: Межвуз. сб. науч. тр. - Ростов н/Д: РГУПС, 2002.-0,1 п.л.

15. Ломаш, Д.А. К вопросу об основных принципах единой технологии работы перевалочных пунктов / Д.А. Ломаш // Технологии и системы управления на транспорте в современных условиях: Сб. науч. тр. молодых ученых, аспирантов и докторантов. -Ростов н/Д: РГУПС, 2002. - 0,3 п.л.

16. Ломаш, Д.А. К вопросу о моделировании взаимодействия железнодорожного и морского транспорта / Д.А. Ломаш // Тр. науч.-теор. конф. «Транспорт - 2002». - Ростов н/Д: РГУПС, 2002. - 0,1 п.л.

17.Ульяницкий, Е.М. Новые информационные технологии взаимодействия железнодорожного и морского транспорта / Е.М. Ульяницкий, Д.А. Ломаш // Тр. науч.-теор. конф. «Транспорт - 2002». - Ростов н/Д: РГУПС, 2002. - 0,2 п.л. (лично автором 0,1 п.л.)

18. Ульяницкий, Е.М. Информационные системы типовых ЦУП дорожного уровня и ЦУП МПС / Е.М. Ульяницкий, Д.А. Ломаш // Тр. науч.-теор. конф. «Транспорт -2001». - Ростов н/Д: РГУПС, 2001. - 0,2 п.л. (лично автором 0,1 п.л.)

19. Ломаш, Д.А. Программное обеспечение взаимодействия железных дорог с портами / Д.А. Ломаш // Тр. Второй Междунар. отрасл. науч.-технич. конф. «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта и роль молодых ученых в их решении». - Ростов н/Д: РГУПС, 2000. - 0,1 п.л.

¡021966

РНБ Русский фонд

2005-4 19313

Ломаш Дмитрий Алексеевич

АВТОМАТИЗАЦИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ И МОРСКОГО ПОРТА НА ОСНОВЕ МУЛЬТИАГЕНТНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ И ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100. Заказ № 1006.

Ростовский государственный университет путей сообщения.

Лицензия ЛР № 65-64 от 10.12.1999 г.

Ризография РГУПС. Лицензия ПЛД № 65-10 от 10.08.1999 г.

Адрес университета: 344038, г. Ростов н/Д, пл. им. Народного ополчения, 2.

ВВЕДЕНИЕ

1. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ИНТЕРМОДАЛЬНЫХ ПЕРЕВОЗОК КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

1.1. Характеристика объекта исследования

1.2. Причинно-следственный анализ проблем организации интермодальных перевозок

1.3. Анализ методов моделирования процессов интермодальных перевозок

1.4. Методы оптимизации транспортных задач

1.5. Выводы

2. МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ ИНТЕРМОДАЛЬНЫХ ПЕРЕВОЗОК

2.1. Формирование системы критериев оптимизации подвода экспортных грузов к припортовой станции

2.2. Формальная постановка задачи оптимального подвода грузов к припортовой станции

2.3. Разработка алгоритма автоматизации подвода грузов к припортовой станции транспортного узла

2.4. Разработка процедуры учета мнений экспертов

2.5. Алгоритм мультиагентной оптимизации с учетом предпочтений экспертов Expert Ant Colony System

2.6. Выводы

3. СИСТЕМА ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ В ТРАНСПОРТНОМ УЗЛЕ: РАЗРАБОТКА И АНАЛИЗ

3.1. Исходные замечания: методология имитационного моделирования

3.2. Структура имитационной модели

3.3. Проверка гипотез о законах распределения основных потоков транспортного узла

3.4. Методика выбора инструментария имитационного моделирования мультимодальных процессов в транспортных узлах

3.5. Проверка достоверности и адекватности модели

3.6. Организация имитационного эксперимента и анализ результатов исследования

3.7. Выводы 110 4. КОМПЛЕКС ПРОГРАММ АВТОМАТИЗАЦИИ ПОДВОДА ГРУЗОВ

В ТРАНСПОРТНЫЙ УЗЕЛ

4.1. Объектно-ориентированный подход к разработке алгоритма

4.2. Разработка диаграммы прецедентов

4.3. Разработка диаграммы классов

4.4. Применение паттернов проектирования

4.5. Выводы 127 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 129 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 132 ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность работы. После перехода России к новым экономическим условиям хозяйствования существенно изменились принципы и технологии управления транспортом. Последние десять лет российский транспорт развивается согласно нескольким федеральным программам. В их числе: «Дороги России», «Внутренние водные пути», «Возрождение торгового флота России». В задачу этих программ входит изменение принципов функционирования транспортного комплекса для работы в новых экономических, политических и социальных условиях.

Рынок транспортных услуг (РТУ) характеризуется значительным количеством субъектов, которые могут влиять на осуществление перевозок. К субъектам РТУ относятся: операторы перевозки, экспедиторские фирмы, таможенные брокеры, агенты в морских портах, трейдеры, таможенные органы, органы государственной инспекции, стивидорские и сюрвейерские компании.

В условиях рыночной экономики клиенты выбирают тот способ перевозки, который не только дешевле, но и гарантирует быстроту, своевременность доставки, сохранность груза, прозрачность расчетов и удобство оформления документов.

Клиентам необходимо, чтобы вагоны доставлялись в удобное для работы с ними время, строго по расписанию, разгружались с минимальными затратами рабочего времени, а грузы без задержек, перевалки и складирования включались в производственный процесс.

В связи с вышеперечисленным необходимы новые подходы в организации движения и, особенно, в организации взаимодействия с партнерами (грузоотправителями, экспедиторами, органами таможни, пунктами перевалки) по осуществлению грузоперевозок.

В рамках Федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России (2002-2010 гг.)» реализуется подпрограмма «Информатизация», которая подразумевает создание [138]:

- систем сбора и обработки статистической информации по транспортному комплексу;

- логистических центров и систем информационного сопровождения перевозок в международных транспортных коридорах;

- систем информационного и технологического взаимодействия отдельных видов транспорта в едином транспортном комплексе страны.

Формирование грузопотоков в период становления рыночных отношений в отличие от плановой экономики характеризуется высокой степенью неравномерности. С учетом этого необходимо пересмотреть ряд показателей эффективности работы железнодорожного транспорта, которые основываются на средних величинах.

В транспортной отрасли создаются единое информационное пространст во и автоматизированная система управления перевозками, построенные на логистических принципах оптимизации транспортировки грузов [72, 111] и работы подвижного состава [19].

В связи с этим приоритетными задачами обеспечения надежности и эффективности транспортных связей при интермодальных перевозках являются [4]:

- сокращение времени нахождения вагона на припортовых станциях;

- сокращение временных затрат при передаче груза с одного вида транспорта на другой в транспортных узлах;

- оптимальное согласование ритмов работы поставщиков, потребителей и транспорта.

Указанные причины обусловливают необходимость разработки и применения новых алгоритмов автоматизации согласованного подвода груза к транспортным узлам с использованием единого информационного пространства.

Стенень разработанности проблемы. Большой вклад в развитие теории и практики автоматизации технологических процессов и моделирования сложных систем внесли ученые отечественной школы: В.М. Акулиничев, Г.И. Белявский, Н.П. Бусленко, А.Н. Гуда, Е.Г. Жданова,

В.Н. Иванченко, В.А. Кудрявцев, Н.Н. Лябах, Ю.И. Рыжиков, Б.Я, Советов, В.Н. Томашевский, Е.М. Ульяницкий, П.А. Шульженко, С.А. Яковлев и др. Среди иностранных исследователей отметим Дж. Форрестера, Р. Шеннона, Б. Шмидта, Т.Дж. Шрайбера и др.

Большой вклад в исследование проблем оптимизации взаимодействия различных видов транспорта при интермодальных перевозках внесли труды

B.Н. Зубкова, П.А. Козлова, А.Ф. Котляренко, А.П. Кузнецова, П.В. Куренкова,

C.В. Милославской, А.Т. Осьминина, К.И. Плужникова, С.М. Резера, А.А. Сме-хова, Е.М. Тишкина и др.

Цель и задачи работы. Целью данной диссертационной работы является разработка алгоритмов автоматизации и совершенствование методов математического моделирования логистичеких процессов, протекающих в сложных организационно-технологических объектах (ОТО). Ввиду того, что только аналитическое представление объекта исследования затруднительно, необходимо разработать имитационную модель функционирования транспортного узла, что позволит оценить процесс взаимодействия различных видов транспорта при изменяющихся параметрах входных потоков. Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:

- идентификация объекта исследования путем причинно-следственного анализа проблем организации интермодальных перевозок;

- формирование системы критериев оптимизации подвода экспортных грузов к припортовой станции;

- формализация задачи оптимизации подвода грузов к припортовой станции;

- разработка процедуры учета мнений экспертов;

- разработка алгоритма автоматизации распределения нитей подвода груза методом мультиагентной оптимизации с учетом предпочтений экспертов;

- разработка структуры имитационной модели;

- проверка гипотез о законах распределения основных потоков транспортного узла;

- разработка имитационной модели и анализ результатов исследования;

- программная реализация алгоритмов автоматизации подвода грузов к транспортному узлу.

Объектом исследования диссертационной работы являются процессы в сложных организационно-технологических объектах, отличающихся:

- недостаточной формализуемостью;

- сложной структурой связей и отношений;

- наличием неизвестных и трудноучитываемых факторов;

- многокритериальностью функционирования;

- нестационарностью процессов, происходящих в системе.

Примерами объектов, соответствующих вышеуказанным условиям, являются процессы, протекающие в транспортных узлах при интермодальных перевозках, процессы в системе доставки сырья промышленным предприятиям.

Предмет исследования — моделирование и автоматизация процессов, протекающих в логистических системах.

Теоретико-методологическая основа исследования. Теоретическую основу диссертационной работы составили фундаментальные исследования отечественных и зарубежных авторов в области оптимизации взаимодействия различных видов транспорта в транспортных узлах, а также имитационного моделирования транспортных процессов и их автоматизации.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы системного анализа, теории вероятностей и математической статистики, теории массового обслуживания (ТМО), теории графов, теории принятия решений, методы имитационного моделирования, методы многокритериальной оптимизации, методы анализа иерархий.

В качестве инструментарно-методического аппарата были использованы прикладные программные средства хранения, обработки и анализа информации: AllFusion Process Modeler 4.1, Microsoft Excel XP, Statistica 5.5,

Pacestar UML Diagramer 4.14. При разработке имитационных моделей использованы специализированные среды, такие как Extend Suite 4 и CACI SimProcess Release 3. В качестве объектно-ориентированного языка программирования использовался Sun JAVA (JSDK 1.4.1), а также среда визуального программирования IBM Eclipse 3.0.

Информационно-эмпирическая база исследования. При проведении диссертационного исследования автором использованы сведения и данные из монографий и статей отечественных и зарубежных исследователей, материалов научно-практических конференций по проблемам математического обеспечения взаимодействия различных видов транспорта, а также данные информационно-аналитических и управляющих автоматизированных систем, функционирующих в транспортных узлах, материалы докладов технических советов дороги за 2000-2004 гг., информационные ресурсы Интранет ОАО «РЖД» и Интернет.

Работа выполнена в рамках паспортов специальности 05.13.06. - «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (на транспорте)» и специальности 05.22.01 — «Транспортные и транспортно-технологические системы страны, ее регионов и городов, организация производства на транспорте» по следующим областям исследования:

- теоретические основы и методы математического моделирования организационно-технологических систем и комплексов, функциональных задач и объектов управления и их алгоритмизация;

- теоретические основы, методы и алгоритмы интеллектуализации решения прикладных задач при построении АСУ широкого назначения;

- организация и технология транспортного производства. Управление транспортным производством. Оптимизация размещения транспортных предприятий и производств.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Система критериев оптимизации подвода грузов к припортовой станции, разработанная на базе нормативных показателей субъектов рынка транспортных услуг, участвующих в процессах интермодальных перевозок, позволяющая учитывать цели, как работников железной дороги, так и морского порта.

2. Формальная модель оптимального управления подводом грузов к припортовой станции, представленная в виде квадратической задачи о назначениях и позволяющая адекватно ситуации подводить грузы к транспортному узлу с учетом сформированной системы критериев.

3. Методика формирования экспертной комиссии и проведения опроса экспертов при оптимизации подвода грузов к припортовой станции с учетом конфликтующих целей.

4. Модернизированный метод мультиагентной оптимизации, позволяющий учесть при принятии решений агентами знания экспертов при конфликтующих целях последних, позволяющий повысить вычислительную эффективность процесса оптимизации подвода груза к припортовой станции.

5. Имитационная модель интермодальных процессов транспортного узла, использующая объектно-ориентированную парадигму и предоставляющая возможность прогнозирования и оценки показателей эффективности перевалки грузов.

6. Программный комплекс автоматизации подвода экспортных грузов к припортовой станции, обеспечивающий диспетчерский аппарат оперативной (в режиме реального времени), статистической (на основе реляционных баз данных) и прогнозной информацией, необходимой для подвода грузов и принятия управляющих решений.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- на базе нормативных показателей субъектов рынка транспортных услуг, участвующих в процессах интермодальных перевозок, сформирована система критериев оптимизации подвода грузов к припортовой станции;

- определены законы распределения транспортных потоков транспортного узла в условиях изменившихся экономических отношений между субъектами рынка транспортных услуг;

- формализована задача оптимального управления подводом грузов к припортовой станции в виде квадратической задачи о назначениях, позволяющая адекватно ситуации подводить груз к транспортному узлу с учетом сформированной системы критериев;

- на основе метода мультиагентной оптимизации разработан алгоритм автоматизации подвода грузов к припортовой станции при интермодальных перевозках, с помощью которого лицо, принимающее решение, может в режиме реального времени выполнить оценку альтернатив и принять взвешенное решение;

- разработан модернизированный метод мультиагентной оптимизации, позволяющий учесть при принятии решений агентами знания экспертов при конфликтующих целях последних, и повышающий вычислительную эффективность процесса оптимизации подвода груза к припортовой станции;

- разработана имитационная модель процессов интермодальных перевозок в транспортном узле, позволяющая прогнозировать и выполнять оценку основных показателей эффективности взаимодействия видов транспорта. Модель легко настраивается в соответствии с технологией работы и техническим развитием конкретного транспортного узла, легка для понимания, облегчает процесс коммуникации между разработчиками модели, экспертами и лицами, принимающими решение.

Теоретическая значимость диссертационного исследования. Научные положения, выдвинутые в работе, развивают теоретические основы и методологию оптимизации транспортных процессов интермодальных перевозок в транспортных узлах.

В диссертационном исследовании:

- выполнен причинно-следственный анализ проблем организации интермодальных перевозок в условиях конкуренции различных видов транспорта и субъектов рынка транспортных услуг;

- сформирована система критериев оптимизации подвода экспортных грузов к припортовой станции, позволяющая учитывать цели, как работников железной дороги, так и морского порта;

- разработан алгоритм поиска оптимального решения методом мультиа-гентной оптимизации с учетом предпочтений экспертов при конфликтующих целях;

- разработана структура имитационной модели транспортного узла в виде //ЖГ-моделей.

Практическая значимость исследования. Применение результатов диссертационного исследования будет способствовать сокращению времени перевалки груза с одного вида транспорта на другой при интермодальных перевозках. Разработанная в диссертации новая имитационная модель и модифицированный метод мультиагентной оптимизации подвода груза к припортовой станции позволяют эффективно управлять процессами интермодальных перевозок.

В работе получены следующие практические результаты:

- разработан комплекс программ автоматизации подвода экспортных грузов в транспортный узел, использующий алгоритм мультиагентной оптимизации и учитывающий предпочтения экспертов;

- разработанная имитационная модель функционирования транспортного узла, позволяющая выполнить оценку статистических характеристик и законов распределения времени выполнения технологических операций при интермодальных перевозках, а также прогнозировать статистические характеристики показателей качества транспортных процессов (например, простой вагона на припортовой станции) в условиях неопределенности, может быть использована в практической деятельности работниками транспортного узла, так как экспериментально подтверждена ее адекватность исследуемым реальным процессам; - приведенная методика выбора системы имитационного моделирования методом анализа иерархий может быть использована в учебном процессе при чтении курсов и подготовке учебно-методических пособий по проблемам теории принятия решений и имитационного моделирования для студентов и аспирантов технических и экономико-математических специальностей вузов. Достоверность полученных результатов исследования подтверждается имитационным моделированием, верификацией и валидацией разработанных моделей, апробацией на научных семинарах и конференциях, результатами внедрения научных исследований и рядом публикаций.

Апробация работы. Основные положения и научные результаты работы докладывались на 8-й Международной научно-практической конференции «Информационные технологии на железнодорожном транспорте Ин-фотранс 2003» (г. Санкт-Петербург, 2003 г.), XII Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным системам (г. Владимир, 2003 г.), на 5-й Международной научно-технической конференции «Новые технологии управления движением технических объектов» (г. Новочеркасск, 2002 г.), на III Международной научно-практической конференции «Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах» (г. Новочеркасск, 2002 г.), на VI Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» (г. Таганрог, 2002 г.), на Второй Международной отраслевой научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта и роль молодых ученых в их решении» (г. Ростов-на-Дону, 2000 г.), на научно-теоретических конференциях профессорско-преподавательского состава «Транспорт 2004», «Транспорт 2003», «Транспорт 2002», «Транспорт 2001» (г. Ростов-на-Дону, 2004, 2003, 2002, 2001 гг.).

Публикации. По результатам проведенных теоретических и экспериментальных исследований опубликовано 19 печатных работ.

Реализация результатов работы. Материалы диссертационного исследования были использованы при разработке методов автоматизации подвода груза к транспортным узлам на полигоне С.-К. ж.д., при оптимизации подвода грузов в работе ОАО «Ростовский порт», при оптимизации распределения задач между локомотивами на предприятии ООО «Комбайновый завод «Ростсельмаш», а также в учебном процессе при создании методических и учебных пособий. Результаты внедрения подтверждены соответствующими актами.

Личный вклад автора. Диссертационная работа выполнена на кафедре «Вычислительная техника и автоматизированные системы управления» (заведующий кафедры - д.т.н., профессор Е.М. Ульяницкий) в период с 2000 по 2004 гг.

Идея данной диссертационной работы, ее тема и цели предложены и сформулированы лично автором работы и соответствуют «Перечню актуальных проблем научно-технического развития железнодорожного транспорта для разработки их докторантами, аспирантами и сотрудниками отрасли в 2001-2002 гг.», утвержденному Указанием МПС России от 17 ноября 2000 г. № М-2775у. Программный комплекс, а также реализованные в нем методы и алгоритмы оптимального подвода груза к транспортному узлу, разработаны автором лично. Анализ и обобщение полученных данных, формулировка выводов по результатам исследований, а также оформление графического материала выполнены автором диссертации.

Благодарности. Автор выражает благодарность научному руководителю Е.М. Ульяницкому, а также сотрудникам кафедр «ВТ и АСУ» и «Информатика» РГУПС за сотрудничество и помощь в работе. Автор благодарит зав. кафедрой «УЭР» РГУПС В.Н. Зубкова за оказание консультативной помощи в процессе исследования.

Автор выражает благодарность за предоставление практического материала, ценные замечания и предложения сотрудникам С.-К. ж.д.: зам. главного инженера С.-К. ж.д. Э.В. Тучкову, начальнику отдела по работе с портами М.В. Кочеткову, зам. начальника станции Новороссийск по оперативной работе А.А. Саносяну.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Объем диссертационной работы - 186 страниц, основного текста - 147 страниц. Кроме того, диссертация содержит 28 рисунков, 14 таблиц, а также 38 страниц приложений. Список литературы содержит 167 наименований библиографических источников.

4.5. Выводы

1. Требования, предъявляемые к системам, интегрирующимся в АСУ транспортных узлов, учитываются в разработанной дескриптивной модели качества программного комплекса автоматизации подвода грузов к припортовой станции при интермодальных перевозках.

2. Использование технологии «паттерн-проектирования», адаптированной для решения логистических задач позволило повысить эффективность и качество выполняемого анализа на этапе проектирования программного комплекса, а также обеспечить эффективное использование преимуществ объектно-ориентированного подхода при разработке программного кода.

3. Разработанный программный комплекс автоматизации распределения нитей графика движения поездов для подвода к припортовой станции использует метод мультиагентной оптимизации с учетом мнения экспертов. Применение алгоритмов автоматизации позволило сократить время простоя вагонов на станции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Актуальность диссертационной работы определяется необходимостью разработки подходов и методов автоматизации процессов, протекающих в сложных организационно-технологических объектах, характеризуемых недостаточной формализуемостью, сложной структурой связей и отношений, наличием неизвестных и трудноучитываемых факторов, нестационарностью процессов, многомерностью и открытостью.

В качестве примера сложного организационно-технологического объекта в данной работе рассмотрен Новороссийский транспортный узел. В условиях рыночной экономики и жесткой конкурентной борьбы актуальным является вопрос качества обслуживания клиента. Привлечение груза в морские порты России невозможно без повышения уровня оказываемой услуги. В связи с этим существует ряд проблем совершенствования технологии взаимодействия железнодорожного и морского транспорта в транспортных узлах. Предметом исследования являлось моделирование и автоматизация процессов, протекающих в логистических системах.

В диссертационной работе были отражены следующие вопросы:

- идентификация объекта исследования путем причинно-следственного анализа проблем организации интермодальных перевозок;

- формирование системы критериев оптимизации подвода экспортных грузов к припортовой станции;

- формализация задачи оптимизации подвода грузов к припортовой станции;

- разработка процедуры учета мнений экспертов;

- разработка алгоритма поиска оптимального решения методом муль-тиагентной оптимизации с учетом предпочтений экспертов;

- разработка структуры имитационной модели;

- проверка гипотез о законах распределения основных потоков транспортного узла;

- разработка имитационной модели, проведение эксперимента и анализ результатов исследования;

- программная реализация алгоритмов автоматизации подвода грузов к транспортному узлу.

Основные научные и практические результаты диссертации состоят в следующем:

1. Сформирована система критериев оптимизации подвода грузов к припортовой станции, разработанная на базе нормативных показателей субъектов рынка транспортных услуг, участвующих в процессах интермодальных перевозок.

2. Разработан алгоритм мультиагентной оптимизации, позволяющий учесть при принятии решений агентами знания экспертов, тем самым, повышая вычислительную эффективность процесса оптимизации подвода груза к припортовой станции.

3. Предложены и обоснованы:

- формальная модель оптимизации подвода груза к припортовой станции, представленная в виде квадратической задачи о назначениях;

- методика формирования экспертной комиссии и проведения опроса экспертов при оптимизации подвода грузов к припортовой станции с учетом конфликтующих целей;

- методика выбора инструментария имитационного моделирования мультимодальных процессов в транспортных узлах.

4. Разработана имитационная модель интермодальных процессов транспортного узла, использующая объектно-ориентированную парадигму и предоставляющая возможность прогнозирования и оценки показателей эффективности перевалки грузов.

5. Разработан программный комплекс автоматизации подвода экспортных грузов к припортовой станции, обеспечивающий диспетчерский аппарат оперативной (в режиме реального времени), статистической на основе реляционных баз данных) и прогнозной информацией, необходимой для подвода грузов и принятия управляющих решений. 6. Результаты внедрены на Северо-Кавказской железной дороге при автоматизации подвода поездов к припортовой станции, в работе ОАО «Ростовский порт», разработанные алгоритмы автоматизации используются при распределении задач между маневровыми локомотивами в ООО «Комбайновый завод «Ростсельмаш» и в учебном процессе Ростовского государственного университета путей сообщения.

1. Адамович, Н.В. Исследование факторов, влияющих на продолжительность начально-конечных операций в пунктах перевалки / Н.В. Адамович // Совершенствование эксплуатационной работы на речном транспорте: сб. науч. тр. / ЦНИИЭВТ. 1989. - С. 164-172.

2. Артынов, А.П. Управление взаимодействием региональных транспортных систем / А.П. Артынов // Организация управления транспортом: итоги науки и техники ВИНИТИ, 1987. - Т. 6. - 186 с.

3. Артынов, А.П. Программный моделирующий комплекс для исследования транспортных систем: препринт / А.П. Артынов, Г.А. Кондратьев. — Владивосток: ДНЦ АН СССР, 1988. 22 с.

4. Бенсон, Д. Транспорт и доставка грузов: пер. с англ. / Д. Бенсон, Дж. Уайт-хед. М.: Транспорт, 1990. - 279 с.

5. Беседин, И.С. Проблемы развития евразийских транзитных сообщений / И.С. Беседин // Сб. докладов «Совершенствование транспортного обслуживания перевозок грузов на основе внедрения информационных систем». М.: Ин-текст, 2001.-С. 13-16.

6. Бешелев, С.Д. Математико-статистические методы экспертных оценок / С.Д. Бешелев, Ф.Г. Гурвич. М.: Статистика, 1980. - 263 с.

7. Блюмин, С.Л. Введение в математические методы принятия решений / С.Л. Блюмин, И. А. Шуйкова. Липецк: ЛГПИ, 1999. - 100 с.

8. Бусленко, Н.П. Моделирование сложных систем / Н.П. Бусленко. М.: Наука, 1978.-399 с.

9. Буч, Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++: пер. с англ. / Г. Буч. 2-е изд. - М.: Бином; СПб.: Невский диалект, 2000. - 560 с.

10. Бучин, Е.Д. Взаимодействие внутреннего водного транспорта с морским, железнодорожным и автомобильным. / Е.Д. Бучин. М.: Транспорт, 1978. — 196 с.

11. Вайсблат, Б.И. Расчет надежности перевалки груза по прямому варианту / Б.И. Вайсблат // Сб. науч. тр. / ГИИВТ. Горький, 1986. - Вып. 222. - С. 161-172.

12. Вайсблат, Б.И. О влиянии корреляции между временем грузовой обработки и интервалами входящего судопотока на характеристики его обслуживания / Б.И. Вайсблат, М.И. Комлева. Горький, 1983. - 17 с. - Деп. в ЦБНТИ МРФ 13.09.83, №46рф-Д84.

13. Величко, В.И. Система фирменного транспортного обслуживания (СФТО) при перевозках грузов по железным дорогам России / В.И. Величко, Е.А. Сотников, Б.Л. Голубев М.: Интекст, 2001. - 184 с.

14. Вентцель, Е.С. Исследование операций / Е.С. Вентцель. М.: Советское радио, 1972. - 552 с.

15. Вентцель, Е.С. Теория вероятностей: учеб. для вузов. / Е.С. Вентцель. — М.: Высшая школа, 2002. 575 с.

16. Воевудский, Е.Н. Стохастические модели в проектировании и управлении деятельностью портов / Е.Н. Воевудский, М.Я. Постан. М.: Транспорт, 1987.-318 с.

17. Воронин, B.C. Роль информационных систем в организации транспортных связей / B.C. Воронин // Connect! Мир связи. 2002. - № 11. - С. 10-11.

18. Гамма, Э. Приемы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования / Э. Гамма, Р. Хелм, Р. Джонсон, Дж. Влиссидес. СПб.: Питер, 2001.-386 с.

19. Гаранин, С.Н. Зависимость времени ожидания грузовой обработки от неравномерности подхода флота / С.Н. Гаранин, В.Е. Комаров // Совершенствование эксплуатационной работы на речном транспорте: сб. науч. тр. / ЦНИИЭВТ.-М., 1989.-С. 128-139.

20. Гнеденко, Б.В. Введение в специальность математика / Б.В. Гнеденко. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. - 1991. - 240 с.

21. Гнеденко, Б.В. Введение в теорию массового обслуживания / Б.В. Гнеденко, И.Н. Коваленко. М.: Наука, 1987. - 336 с.

22. Гиг, Дж. Прикладная общая теория систем: в 2 т. / Дж. Гиг; пер. с англ. под ред. Б.М. Сушкова, B.C. Тюхтина. М.: Мир, 1981.-731 с.

23. Горяинов, В.Б. Математическая статистика: учеб. для вузов. / В.Б. Горяи-нов, И.В. Павлов, Г.М. Цветкова и др.; под ред. B.C. Зарубина, А.П. Кри-щенко. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - 424 с.

24. Демьянов, В.В. Научное осмысление опыта создания информационной сети ГМССБ на Юге России /В.В. Демьянов, В.В. Попов. Ростов-на-Дону, 1999. -624 с.

25. Долгов, А.И. Справочник исследователя / А.И. Долгов; Новочерк. воен. ин-т связи. Новочеркасск, 2002. - 246 с.

26. Долматов, Б.М. Научные аспекты создания автоматизированных информационно-идентификационных систем безопасности мореплавания в портах Южного бассейна России / Б.М. Долматов, В.В. Попов. М.: РосКонсульт, 2001.-496 с.

27. Долятовский, В.А. Имитационные модели в управлении экономическими системами / В.А. Долятовский, JI.B. Долятовский. Ростов-на-Дону: ИУ-БиП, 2002.- 134 с.

28. Долятовский, В.А. Методология научных исследований / В.А. Долятовский, С.В. Яковенко, В.Н. Долятовская, Я.В. Гамалей. Ростов-на-Дону: ИУБиП, 2000. - 59 с.

29. Евланов, Л.Г. Принятие решений в условиях неопределенности / Л.Г. Евла-нов. -М.: ИУНХ, 1976.

30. Евланов, Л.Г. Экспертные оценки в управлении / Л.Г. Евланов, В.А. Кутузов -М.: Экономика, 1978. 133 с.

31. Ермольев, Ю.М. Экстремальные задачи на графах / Ю.М. Ермольев, И.М. Мельник. Киев: Наукова Думка, 1968. - 176 с.

32. Ершенко, Е.В. Модели и алгоритмы управления технологическим процессом многокомпонентного дозирования сыпучих материалов с транспортной системой: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.13.06 / Е.В. Ершенко. Новочеркасск, 2002. - 186 с.

33. Зайцев, A.M. Неравномерность поступления вагонов в порты перевалки и пути ее снижения / A.M. Зайцев // Сб. науч. тр. / НИИВТ. Новосибирск, 1974. - Вып. 89. - С. 127-128.

34. Замков, О.О. Математические методы в экономике / О.О. Замков, А.В. Тол-стопятенко, Ю.Н. Черемных; 2-е изд. М.: МГУ им. М.В. Ломоносова; Дело и Сервис, 1999.-268 с.

35. Зильдман, В.Я. Влияние резервов складских емкостей на простой транспортных средств в порту при наличии'полного регулирования / В.Я. Зильдман, Г.В. Поддубный // Экономика и математические методы. 1974. — Т. 9. -№ 6. - С. 167-179.

36. Иванов, П.М. Алгебраическое моделирование сложных систем / П.М. Иванов. М.: Наука, 1996. - 272 с.

37. Иванченко, В.Н. Разработка и внедрение микропроцессорной информационно-управляющей системы на сортировочной горке / В.Н. Иванченко // Экспр. информ. Сер. Автоматика и связь. М.:ЦНИИТЭИ МПС. - 1986. -№ 6. - С. 1-29.

38. Иванченко, В.Н. Автоматизация оперативного управления сортировочной станцией на основе локальных информационно-управляющих систем / В.Н. Иванченко, Л.П. Кузнецов, Н.Н. Лябах, Ю.А. Самойленко // Тр. РИИЖТа. -Ростов-на-Дону. 1984.-Вып. 178.-С. 11-18.

39. Иванченко, В.Н. Идентификация сложных процессов с применением самоорганизации / В.Н. Иванченко, Н.Н. Лябах, А.Н. Гуда. Гос. фонд алгоритмов и программ. - 1985. - 9 с. - Per. № 50850000874.

40. Иванченко, В.Н. Применение метод регрессионного анализа для моделирования сложных процессов / В.Н. Иванченко, Н.Н. Лябах, А.Н. Гуда // Вестник ВНИИЖТа. 1985. - № 7. с. 8-10.

41. Иванченко, В.Н. Применение методов самоорганизации для построения моделей сложных процессов / В.Н. Иванченко, Н.Н. Лябах, А.Н. Гуда // Известия СКНЦ ВШ. Технические науки. 1985. - № 1. - С. 89-91.

42. Иванченко, В.Н. Системы автоматического управления на железнодорожном транспорте / В.Н. Иванченко, Н.Н. Лябах, А.Г. Кулькин, Ю.А. Самойленко // Автоматика. 1984. -№ 1. — С. 76-79.

43. Информационные технологии на железнодорожном транспорте: учеб. для вузов ж.-д. трансп. / Э.К. Лецкий, В.И. Панкратов, В.В. Яковлев и др.; под ред. Э.К. Лецкого, Э.С. Поддавашкина, В.В. Яковлева. М.: УМК МПС России, 2000. - 680 с.

44. Кемени, Дж.Конечные цепи Маркова / Дж. Кемени, Дж. Снелл. М.: Наука, 1970.-271 с.

45. Компьютер и задачи выбора. М.: Наука, 1989. - 208 с.

46. Коршунов, Ю.М. Математические основы кибернетики: учеб. пособие для вузов / Ю.М. Коршунов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1980. - 424 с.

47. Котляренко, А.Ф. Организация взаимодействия железнодорожного и морского транспорта в портах Черноморского и Азовского бассейнов / А.Ф. Котляренко // Межвуз. сб. науч. тр. / РГУПС. Ростов-на-Дону, 1999. - С. 32-34.

48. Котляренко, А.Ф. Взаимодействие на транспортных стыках при внешнеторговых перевозках / А.Ф. Котляренко, П.В. Куренков // Железнодорожный транспорт. 2002. - № 2. - С. 48-52.

49. Котляренко, А.Ф. К логистическим технологиям смешанных перевозок / А.Ф. Котляренко, П.В.Куренков // Логистика. 2002. - № 3. - с. 8-10.

50. Кудрявцев, Е.М. GPSS World. Основы имитационного моделирования различных систем / Е.М. Кудрявцев. М.: ДМК Пресс, 2004. - 320 с.

51. Кузнецов, А.П. Методологические основы управления грузовыми перевозками в транспортных системах / А.П. Кузнецов. — М.: ВИНИТИ РАН, 2002. -276 с.

52. Куренков, П.В. Внешнеторговые перевозки в смешанном сообщении. Экономика. Логистика. Управление / П.В. Куренков, А.Ф. Котляренко. Самара: СамГАПС, 2002. - 636 с.

53. Логистика: управление в грузовых транспортно-логистических системах: учеб. пособие / Под ред. Л.Б. Миротина. М.: Юристъ, 2002. - 414 с.

54. Лорьер, Ж.-Л. Системы искусственного интеллекта: пер. с франц. / Ж.-Л. Лорьер. М.: Мир, 1991.-568 с.

55. Мамедов, Ф.Т. Улучшение технологии работы грузовых станций / Ф.Т. Ма-медов // Вопросы безопасности движения поездов: сб. тр. Академии ж.-д. трансп. по материалам второй науч.-техн. конф. — М.: Трансжелдориздат, 1953.-С. 173-189.

56. Мануйлова, МЛ. Установление оптимальной последовательности выполнения грузовых и маневровых операций при оперативном планировании работы грузовой станции / МЛ. Мануйлова // Сб. науч. тр. / МИИТ. М., 1972. -Вып. 416.-С. 35-42.

57. Милославская, С.В. Мультимодальные и интермодальные перевозки: учеб. пособие / С.В. Милославская, К.И. Плужников М.: РосКонсульт, 2001. — 368 с.

58. Мозжерин, Б.В. Определение затрат времени на ожидание судами грузовых операций методами теории массового обслуживания / Б.В. Мозжерин // Сб. науч. тр. / ГИИВТ. Горький, 1966. - Вып. 112. - С. 99-120.

59. Назаров, А.В. Нейросетевые алгоритмы прогнозирования и оптимизации систем / А.В. Назаров, А.И. Лоскутов. СПб.: Наука и Техника, 2003. - 384 с.

60. Неруш, Ю.М. Логистика: учеб. для вузов / Ю.М. Неруш. — 2-е изд., перераб. идоп.-М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001.-389 с.

61. Никандров, В.А. АСУ припортовой станции / В.А. Никандров, Э.В. Тучков, А.И. Филоненков, А.Г. Черняев // Железнодорожный транспорт. Серия «Информационные технологии на железнодорожном транспорте»: ЭИ/ЦНИИТЭИ. 2000. - Вып. 3. - С. 1-17.

62. Николаев, В.И. Об одном методе формирования экспертной оценки / В.И. Николаев, В.Н. Темнов // Известия АН СССР. 1973. - № 5. - С. 23-36.

63. Острейковский, В.А. Теория систем: учеб. для вузов / В.А. Острейковский. М.: Высшая школа, 1977. - 240 с.

64. Персианов, В.А. Смешанные железнодорожно-водные перевозки (экономика, планирование, управление) / В.А. Персианов, С.В. Милославская. М.: Транспорт, 1988.-231 с.

65. Персианов, В.А. Моделирование транспортных систем. / В.А. Персианов, К.Ю. Скалов, Н.С. Усков. -М.: Транспорт, 1972.-208 с.

66. Плужников, К.И. Транспортное экспедирование / К.И. Плужников. М.: Росконсульт, 1999. - 576 с.

67. Поддубный, Г.В. Об одной оптимизационной задаче, связанной с перевалкой грузов в портах / Г.В. Поддубный // Экономика и экономические методы. 1980. -Т. XVI. -№ 3. -с. 502-510.

68. Поддубный, Г.В. Взаимодействие встречных транспортных потоков, имеющих Пуассоновский характер при отсутствии регулирования / Г.В. Поддубный, В.Я. Зильдман // Экономика и экономические методы. 1977. - Т. 13. — № 3. - С. 521-535.

69. Поплавский, Г.В. Динамическая модель распределения механизированных линий в порту / Г.В. Поплавский // Сб. науч. тр. / ЛИВТ. Л., 1975. - Вып. 150.-С. 91-98.

70. Попов, В.В. Проблемы развития крупных портов России / В.В. Попов. М.: РосКонсульт, 2000. - 592 с.

71. Попов, В.В. Правовые аспекты создания портов третьего поколения и управления ими / В.В. Попов. М.: РосКонсульт, 2001. - 576 с.

72. Постан, М.Я. Анализ системы обслуживания двух встречных транспортных потоков / М.Я. Постан // Проблемы повышения экономической эффективности производственной деятельности: сб. науч. тр. / ЮжНИИМФ. М.: В/О «Мортехинформреклама», 1989.-С. 88-93.

73. Постан, М.Я. Анализ стохастической модели транспортно-складской системы с обратной связью / М.Я. Постан // Транспорт: наука, техника, управление: сб. ОИ / ВИНИТИ. 1994. - № ю. - С. 62-69.

74. Постан, М.Я. Вероятностные модели взаимодействия потоков грузового транспортного в перевалочных пунктах и их применение / М.Я. Постан // Транспорт: наука, техника, управление: сб. ОИ / ВИНИТИ. -1991. № 11.— С. 2-11.

75. Постан, М.Я. О некоторых системах моделирования процессов взаимодействия транспортных потоков / М.Я. Постан // Информационные технологии планирования и управления на транспорте: сб. науч. тр. / ИК им. Глушкова В.М. АН УССР. Киев, 1988. - С. 50-56.

76. Постан, М.Я. Об одной задаче массового обслуживания, связанной с регулированием обработки судов в морском порту / М.Я. Постан // Проблемы управления флотом и портами: сб. науч. тр. / ОдИИМФ. М.: ЦРИА «Морфлот», 1979.-С. 42-47.

77. Постан, М.Я. Об унифицированных схемах моделирования взаимодействия потоков в пунктах перевалки грузов / М.Я. Постан // Транспорт: наука, техника, управление: сб. ОИ / ВИНИТИ. 1992. - № 6. - С. 8-20.

78. Постан, М.Я. Стохастическая модель двойственно-сопряженной пары одно-канальных транспортно-складских систем / М.Я. Постан // Транспорт: наука, техника, управление: сб. ОИ / ВИНИТИ. 1996. - № 6. - С. 11-16.

79. Постан, М.Я. Стохастическая модель простейшей транспортно-складской системы с перегрузкой неоднородного груза / М.Я. Постан // Транспорт: наука, техника, управление: сб. ОИ / ВИНИТИ. -2000. № 3. - С. 14-21.

80. Постан, М.Я. Стохастическая модель, учитывающая влияние метеопомех на обработку судов в порту / М.Я. Постан // Транспорт: наука, техника, управление: сб. ОИ / ВИНИТИ. -1993. № 3. - С. 22-25.

81. Постан, М.Я. О некоторых особенностях построения стохастических моделей транспортной задачи / М.Я. Постан, Н.Н. Меркулов // Транспорт: наука, техника, управление: сб. ОИ / ВИНИТИ. -1997. № 9. - С. 18-23.

82. Постан, М.Я. Простейшие экономико-математические модели мультимо-дальных систем и их анализ / М.Я. Постан, С. Райя // Транспорт: наука, техника, управление: сб. ОИ/ ВИНИТИ.-1998. -№ 8.-С. 10-17.

83. Разработка предложений по развитию смешанных железнодорожно-водных перевозок грузов и совершенствование их перспективного планирования: отчет о НИР / ИКТП; Рук. Кунахович Г.Д. М., 1984. - 200 с. - Инв. № 0081.7007183.

84. Райхман, Э.П. Экспертные методы в оценке качества товаров / Э.П. Рай-хман, Г.Г. Азгольдов. М.: Экономика, 1974. - 207 с.

85. Райя, С. Оптимизация грузопотоков в мультимодальных системах с двусторонними перевозками / С. Райя // Транспорт: наука, техника, управление: сб. ОИ/ВИНИТИ.-2000.-№ 12.-С. 10-14.

86. Ратин, А.С. Динамический подход к задаче определения очередности обслуживания грузовых пунктов станции / А.С. Ратин // Сб. науч. тр. / МИИТ. -М., 1977.-Вып. 577.-С. 104-109.

87. Резер, С.М. Взаимодействие транспортных систем / С.М. Резер. М.: Наука, 1985.-246 с.

88. Резер, С.М. Логистика экспедирования грузовых перевозок / С.М. Резер. М.: ВИНИТИ РАН, 2002. - 472 с.

89. Родкина, Т.А. Информационная логистика / Т.А. Родкина. М.: «Экзамен», 2001.-288 с.

90. Розенберг, В.Я. Что такое теория массового обслуживания / В.Я. Розен-берг, А.И. Прохоров. -М.: Советское радио, 1965. -257 с.

91. Рыжиков, Ю.И. Имитационное моделирование. Теория и технологии / Ю.И. Рыжиков. СПб.: КОРОНА принт; М.:Альтекс-А, 2004. - 384 с.

92. Рыжиков, Ю.И. Теория очередей и управление запасами / Ю.И. Рыжиков. СПб.: Питер, 2001.-384 с.

93. Саати, Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий / Т. Саати М.: Радио и связь, 1993. — 320 с.

94. Саркисян, С.А. Теория прогнозирования и принятия решений: учеб. пособие / С.А. Саркисян, В.И. Каспин, В.А. Лисичкин и др.; под ред. С.А. Саркисяна. М.: Высшая школа, 1977. - 351 с.

95. Свами, М. Графы, сети и алгоритмы: пер. с англ. / М. Свами, К. Тхула-сираман. М.: Мир, 1984.-455 с.

96. Семененко, А.И. Логистика. Основы теории: учеб. для вузов / А.И. Семе-ненко, В.И. Сергеев СПб.: Союз, 2001. - 544 с.

97. Ситнов, А.Н. Анализ влияния некоторых факторов на продолжительность обработки судов с навалочными грузами / А.Н. Ситнов // Сб. науч. тр. / ГИИВТ. Горький, 1982. - Вып. 193. - С. 49-52.

98. Смехов, А.А. Логистика / А.А. Смехов. М.: Знание, 1990. - 63 с.

99. Смехов, А.А. Введение в логистику / А.А. Смехов. М.: Транспорт, 1993. - 110 с.

100. Смешанные железнодорожно-водные перевозки / Под ред. Н.Н. Баркова. -М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство, 1958. -168 с.

101. Стелтинг, С. Применение шаблонов Java. Библиотека профессионала / С. Стелтинг, О. Маасен. М.: Издательский дом «Вильяме», 2002. - 576 с.

102. Тарасов, В.Б. От многоагентных систем к интеллектуальным организациям: философия, психология, информатика / В.Б. Тарасов. М.: Эдиториал УРСС, 2002.-352 с.

103. Таха, Х.А. Введение в исследование операций: пер. с англ. / Х.А. Таха. -6-е изд. М.: Издательский дом «Вильяме», 2001.-912 с.

104. Ташпулатов, Ш.Т. Исследование оптимальных приоритетов при выполнении маневровых операций на грузовых станциях: автореф. дис. канд. техн. наук / Ш.Т. Ташпулатов. М., 1974. - 24 с.

105. Тихомиров, Ю.А. Управленческое решение / Ю.А. Тихомиров. М.: Наука, 1972.- 105 с.

106. Тишкин, Е.М. Метод комбинаторной сортировки вагонов основа интенсивной технологии местной работы / Е.М. Тишкин // Вестник ВНИИЖТа. -1987.-№2.-С. 1-6.

107. Тишкин, Е.М. Интенсификация местной работы / Е.М. Тишкин, В.М. Макаров, B.C. Климанов // Железнодорожный транспорт. 1986. - № 3. - С. 54-58.

108. Томашевский, В.Н. Имитационное моделирование в среде GPSS / В.Н. Томашевский, Е.Г. Жданова. М.: Бестселлер, 2003. - 416 с.

109. Требухов, С.Б. Основные методические положения обоснования размеров накопления и выгрузки вагонов в перевалочных портах / С.Б. Требухов, А.Н. Евлашев, В.П. Носов // Сб. науч. тр. / НИИВТ. Новосибирск, 1986. - Вып. 130.-С. 54-60.

110. Три фанов, В.Н. Моделирование процессов накопления груза и транспорта в речных портах / В.Н. Трифанов // Сб. науч. тр. / ЛИВТ. Л., 1982. - Вып. 174.-С. 62-81.

111. Трифанов, В.Н. Оценка качества и эффективности портовых перегрузочных процессов / В.Н. Трифанов // Сб. науч. тр. / ЛИВТ. Л., 1981. - Вып. 171.-С. 17-23.

112. Трифанов, В.Н. Стационарное накопление груза в портовых системах с потоками типа Пальма / В.Н. Трифанов // Сб. науч. тр. / JIHBT. Л., 1973. -Вып. 141.-С. 92-100.

113. Трифанов, В.Н. Стохастический анализ переходных процессов накопления грузовых и транспортных потоков в порту / В.Н. Трифанов // Сб. науч. тр. / ЛИВТ. Л., 1973.-Вып. 144.-С. 81-91.

114. Трифанов, В.Н. Стохастический анализ стационарных режимов накопления грузовых и транспортных потоков в порту / В.Н. Трифанов // Сб. науч. тр. / ЛИВТ. Л., 1972. - Вып. 136. - С. 16-27.

115. Тучков, Э.В. Развитие комплексных перевозок через южные порты России / Э.В. Тучков, А.В. Кирсанов, А.И. Филоненков, А.Ф. Котляренко // Межвуз. сб. науч. тр. / РГУПС. Ростов-на-Дону, 1999. - С. 113-117.

116. Тьюки, Дж. Анализ результатов наблюдений: пер. с англ. / Дж. Тьюки. -М.: Мир, 1981.-693 с.

117. Уртминцев, Ю.Н. Анализ причин простоев судов в ожидании грузовой обработки / Ю.Н. Уртминцев, В.Н. Шепетова // Сб. науч. тр. / ГИИВТ. -Горький, 1986. Вып. 219. - С. 32-42.

118. Уртминцев, Ю.Н. Методика структурного анализа времени простоя судов в ожидании грузовой обработки / Ю.Н. Уртминцев, В.Н. Шепетова // Сб. науч. тр. / ГИИВТ. Горький, 1987. - Вып. 224. - С. 172-183.

119. Фадеев, И.П. Автоматизация оперативного управления обработкой флотав порту / И.П. Фадеев. Горький, 1976. - 56 с.

120. Фадеев, И.П. Метод ситуационного управления и возможности его использования для решения оперативных задач / И.П. Фадеев // Сб. науч. тр. / ГИИВТ. Горький, 1977. - Вып. 156. - С. 3-23.

121. Фадеев, И.П. Основные принципы и модели непрерывного планирования технологического процесса обработки транспортных средств в речном транспортном узле / И.П. Фадеев // Сб. науч. тр. / ГИИВТ. Горький, 1979. -Вып. 168.-4.2.-С. 3-12.

122. Федеральная целевая программа «Модернизация транспортной системы России (2002-2010 гг.)». Режим доступа к изд.: http://www.programs-gov.ru/cgi-bin/index.cgi?prg=l.

123. Филипс, Д. Методы анализа сетей: пер. с англ. / Д. Филипс, А. Гарсиа-Диас. М.: Мир, 1984. - 496 с.

124. Форд, JI.P. Потоки в сетях: пер. с англ. / J1.P. Форд, Д-Р. Фалкерсон. -М.: Мир, 1966.-363 с.

125. Хакен, Г. Синергетика: иерархии неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах: пер. с англ. / Г. Хакен. М.: Мир, 1985. - 423 с.

126. Хинчин, А.Я. Математические методы теории массового обслуживания / А.Я. Хинчин. М.: Издательство Академии наук СССР, 1955. - 202 с.

127. Хинчин, А.Я. Работы по математической теории массового обслуживания / А.Я. Хинчин; под ред. Б.В. Гнеденко. М.: Физматгиз, 1963. - 243 с.

128. Худсон, Д. Статистика для физиков / Д. Худсон. М.: Мир, 1967. - 242 с.

129. Черемных, С.В. Структурный анализ систем: IDEF технологии / С.В. Черемных, И.О. Семенов, В.С.Ручкин. - М.: Финансы и статистика, 2001 -208 с.

130. Черноруцкий, И.Г. Методы оптимизации и принятия решений: учеб. пособие / И.Г. Черноруцкий. СПб.: Издательство «Лань», 2001. - 384 с.

131. Шеннон, Р. Имитационное моделирование систем наука и искусство / Р. Шеннон. -М.: Мир, 1978.-418 с.

132. Шмидт, Б. Искусство моделирования и имитации. Введение в имитационную систему Simplex 3 / Б. Шмидт. Междунар. обще, моделирования и имитации SCS. Европейское изд., 2003. — 523 с.

133. Шрайбер, Т.Дж. Моделирование на GPSS / Т.Дж. Шрайбер. М.: Машиностроение, 1980. — 593 с.

134. Щелканов, А.Г. Моделирование работы перевалочного причала / А.Г. Щелканов // Сб. науч. тр. / ЛИВТ. Л., 1967. - Вып. 103. - С. 40-47.

135. Corne, D. New Methods in Optimization. / D. Corne, M. Dorigo, F. Glover. -McGraw-Hill, 1999. 63 p.

136. Colorni, A. Distributed optimization by ant colonies / A. Colorni, M. Dorigo, V. Maniezzo // In Proceedings of the First European Conference on Artificial Life. -Elsevier, 1992.-pp. 134-142.

137. Colorni, A. Heuristics from nature for hard combinatorial optimization problems / A. Colorni, M. Dorigo, F. Maffioli, V. Maniezzo, G. Righini, M. Trubian // International Transactions in Operational Research. 1996. - No.3. - pp. 1-21.

138. Das Barge-Carrier-Systemeine moderne Technologie in Seeverkehr / A. Holl-riqe // Helezeuse und Fordermittel S. 1990. - № 3. - s. 68-71.

139. Dorigo, M.The Ant System: Optimization by a colony of cooperating agents / M. Dorigo, V. Maniezzo, A. Colorni // IEEE Transaction on Systems, Man, and Cybernetics. 1996. - Part B. - Vol. 26. - No. 1. - pp. 1-13.

140. Denebourg, J.L. Probabilistic Behavior in Ants: a Strategy of Errors? / J.L. Denebourg, J.M. Pasteels, J.C. Verhaeghe // Journal of Theoretical Biology. -1983.-No. 105.-pp. 259-271.

141. Gambardella, L.M. Ant Colonies for QAP / L.M. Gambardella, E. Taillard, M. Dorigo // IDSIA, Lugano, Switzerland, Tech. Rep. IDSIA 97-4. 1997. - pp. 145-152.

142. Krishnaiyer, K. Ant Algorithms: Review and Future Applications / K. Krish-naiyer, S. Cheraghi // In Proceedings of the First European Conference on Artificial Life. -Elsevier, 1992.-pp. 165-173.

143. Maniezzo, V. Exact and approximate nondeterministic tree-search procedures for the quadratic assignment problem / V. Maniezzo // Technical Report CSR 981, C. L. In Scienze dell'Informazione, Universita di Bologna, sede di Cesena. -Italy, 1998.- 176 p.

144. Maniezzo, V. The ant system applied to the quadratic assignment problem / V. Maniezzo, A. Colorni // IEEE Trans. Knowledge and Data Engineering. 1999. -pp. 53-69.

145. Maniezzo, V. The ant system applied to the quadratic assignment problem / V. Maniezzo, A. Colorni, M. Dorigo // Technical Report IRIDIA/94-28, Universite Libre de Bruxelles. Belgium, 1994. - 103 p.

146. Oliveira, C. Approximate Solutions to the Quadratic Assignment Problem Using GRASP with Path Relinking / C. Oliveira, M. Resende, P. Pardalos // Infroms 2000. pp. 1-20.

147. Sahli, S. P-complete approximation problems / S. Sahli, T. Gonzales // Journal of ACM. 1976. - pp. 555-565.

148. Sommerville, I. Software Engineering. Second Edition / I. Sommerville. -Workingham, England: Addison-Wesley. 1985. - p.68.148