автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Математические модели и алгоритмы оптимизации процессов управления перегрузочным комплексом в информационной технологии АСУ

ОАНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ВОДНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

На правах рукописи

НЫРКОВ Анатолий Павлович

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ

ПЕРЕГРУЗОЧНЫМ КОМПЛЕКСОМ В ИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ АСУ (на примере специализированных терминалов речных портов)

Специальность 05.13.06 - Автоматизированные системы управления

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 1994

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном универси тете водных коммуникаций на кафедре вычислительной техники и математи ческих методов исследования операций.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Кулибанов Ю.М.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Климов E.H.

кандидат технических наук, доцент Арефьев И.Б.

Ведущее предприятие - "Инпроектречтранс",

г. Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится 17 ноября 1994 г. в час., в ауд. 235 на заседании специализированного совета Д 116-01.03 в Санкт-Петербургском университете водных коммуникаций по адресу:

198035, г.Санкт-Петербург, Двинская ул., д. 5/7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПГУВК.

Автореферат разослан

((/АО

1994 Г.

Ученый секретарь *

специализированного совета Кулибанов Ю.М.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исс л.е д о в а н и я.

Транспорт является одним из важнейших элементов производственной фраструктуры экономики. Транспортные затраты в целом по стране ог-мны. Их доля в стоимости продукции достигает 12Z; при этом размер лных транспортных издержек на грузовые перевозки превосходит 100 рд. руб. (в ценах 1991 г.).

Поэтому для транспортных систем особенно актуальна объективизация равления путем разработки и внедрения автоматизированных систем уп-вления (АСУ) и рабочих мест персонала управления (АРМ), ориентиро-кных на оптимизацию управляющих решений на всех этапах планирования от долгосрочного до оперативного.

Коммерческая скорость доставки грузов в смешанных перевозках во эгом зависит от пропускной способности транспортных узлов (ТУ), ко-рая, в свою очередь, определяется (наряду с другими факторами) эф-ктивностью деятельности диспетчерских служб. До настоящего времени а деятельность носит, в основном, эвристический характер; возможное-диспетчеров по восприятию, хранению, обработке больших объемов ин-эмации весьма ограничены.

Определение роли, места и методов автоматизации управления стыко--шыми перевозочными процессами в ТУ, в том числе в речных портах, эдует считать в связи с этим важной научной проблемой в системе ме-триятий научно-технического прогресса на транспорте.

Научные исследования в области разработки и применения оптимиза-

зниик методов ил оспопо тоыпьюторнооднн улраилациа псНОВЫВЯттгсг

■щаментальных работах А.А.Воронова, В.М.Грушакова, А.Г.Гранберга, З.Канторовича, В.Л.Макарова, В.С.Немчинова, Н.П.ФеДоренко. Значи-

тельный вклад б разработку различных аспектов указанной проблемы внес ли О.А.Авен. А.Л.Бакаев. И.В.Романовский, И.М.Сыу. эежин, В.С.Танаэв Г.С.Посполов. д.Д.Поспелов и другие ученые.

Отраслевые аспекты оптимизации транспорта (пре.хце всего водного автомобильного) рассматривались в работах Л.Л.Афанасьева, А.С.Бутова Н.П.Гаранина, Д.В.Гаскарова, А.В.Ефимова, Ю.А.Кафтанюка, Ю.М.Кулибано ва, С.Е.Ловецкого, А.Р.Магамадова, С.А.Панова, С.А.Попова, В.И.Савина В.В.Сахарова.

На речном транспорте по-прежнему значительная доля стоянок судо связана с ожиданием грузовой обработки: по самоходным судам - 58%, п несамоходным - 96%. В составе основных причин - неритмичность перева зок грузов, обусловленная превышением массы груза в судне над средне су точным-объемом-грузопереработки, неравномерностью работы смежных ви дов транспорта, ограниченной вместимостью складов. Сейчас порты эконо мически мало заинтересованы в ускоренной обработке флота, так как н получают соответствующей компенсации. Им невыгодно расширять тыловы склады причалов, приобретать дорогостоящую высокопроизводительную пе регрузочную технику. Поэтому актуальной является интенсификация перег рузочной деятельности и выявление резервов повышения интенсивное! грузовой обработки транспортных средств при минимальных трудовых и ms териальных затратах, обеспечение ритмичности обработки грузопотоков.

В связи с сокращением в последние годы перевозок грузов по внут ренним водным путям, в первую очередь, нерудных строительных материг лов, в устьевых речных портах появился резерв пропускной способной причалов, который позволяет принимать к перегрузке экспортно-импортнь грузы. При этом ожидается существенный рост объема контейнеров и тар но-штучных грузов (почти в 3 раза).

В современных условиях грузовладельцы, решая вопрос о выборе спс

зба транспортировки своего груза и учитывая стоимость перевозок, все >льшее внимание уделяют таким их качественным параметрам, как гаран-гоованность доставки грузов в необходимые сроки, сохранность, удобс-ю и быстрота оформления документов. Все это предусматривает взаимос-[занную и согласованную работу магистральных видов транспорта в ком-[нации с местным транспортом.

В общей структуре контейнерных перевозок важную роль играет смешное автомобильно-водное сообщение. Соответственно возрастает коли-!Ство и усложняется организация контейнерных терминалов речных портов ;ТРП). Основными направлениями автоматизации оперативного управления 'РП являются к настоящему времени учет движения контейнеров и оптими-¡шя грузового плана судов-контейнеровозов, а также взаимные расчеты, юрдинирующая функция КТРП, как стыковочного звена ТУ, связана с тем, ■о наряду с организацией перегрузочных работ здесь осуществляется ¡аимозависимая реализация графиков работ всех транспортных средств -■чных и автомобильных. Тем не менее стыковочные аспекты управления, ;язанные с оптимизацией взаимодействия различных (в данном случае щного и автомобильного) видов транспорта, до сих пор практически не осматривались. Таким образом, весьма актуальна проблема разработки тодологии, математических моделей, рациональной организации, оптими-ши оперативного управления работой КТРП с целью сокращения времени орота контейнеров, ускорения сроков доставки контейнеров и повышения юномической эффективности эксплуатируемых транспортных средств.

Цель исследования заключается в разработке ме-дических основ оптимизации перегрузочных процессов в ТУ на основе вышения качества оперативного управления и планирования работы пе-грузочного комплекса (ПК), использования математических методов и М в концепции системного подхода.

5 соответствии с поставленной целью исследования з диссертации решены следующие вопросы:

- анализ применяющихся в промышленности и на транспорте показателей ритмичности работы предприятий и разработка показателей ритмичности переработки грузов;

- разработка методов факторного анализа ритмичности перегрузочного процесса и информационного обеспечения задачи ритмичной обработга грузопотоков;

- разработка математической модели и алгоритма расчета сбалансированного плана перегрузочных работ;

- разработка математической модели задачи выбора наиболее эффективных мероприятий по повышению уровня ритмичности перегрузочных про цессов на ПК;

- разработка системы моделей в задаче оптимальной маршрутизаци завоза-вывоза контейнеров автомобильным транспортом через контейнерны терминалы речных портов и численных алгоритмов их расчета;

- разработка оптимизационной модели в задаче обоснования стра хового запаса контейнеров для обеспечения ритмичной загрузки ремонтны баз.

Предмет исследования в диссертации составля ют математические модели, алгоритмы и качественные показатели интен сивности обработки грузопотоков.

Методы исследования. Общетеоретической методе логической основой диссертационного исследования являются принциг системного подхода к анализу и оптимизации управления технически системами. Применяются методы математического моделирования, теорет! ко-вероятностные методы, в частности, корреляционно-регрессионный ан; лиз, статистические критерии согласия и характеристики рядов распред!

ения.

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

1. Построена вероятностная модель транспортного узла в. виде урав-ений Колмогорова, позволяющая связать его статические характеристики

вероятности состояний и динамические - вероятности переходов. Полу-ены соотношения для оценки вероятностей состояний СТРП.

2. Разработаны показатели ритмичности перегрузочного процесса, на снове которых определяется нормативное значение суточной пропускной пособности Ж.

3. Разработаны алгоритм, позволяющий количественно оценивать влияние факторов на уровень ритмичности переработки грузов, и пакет прикладных программ (ППГО "Анализ и прогноз. Ритмичность и стабильность", »еализующий этот алгоритм. Исследована возможность совершенствования >перативного управления перегрузочным процессом на основе включения ЕГО в АСУ "Порт". Показана обеспеченность информацией данного ПШ1 и >тносительно нетрудоемкого подключения его к подсистемам по анализу и гчету работы порта.

4. Сформулированы принципы и разработана математическая модель выбора направлений повышения ритмичности перегрузочного процесса.

5. Разработана математическая модель сбалансирования плана порто-зых перегрузочных работ.

6. Построена математическая модель оптимизации страхового запаса тонтейнероз для обеспечения ритмичной загрузки баз по ремонту крупнотоннажных металлических контейнеров и разработана соответствующая имитационная модель на ЭВМ.

7. Разработана система моделей оптимизации оперативного управления маршрутигованным завозом-вывозом контейнеров в технологии АРМ.

Практическая ценность. В результате исследо-

- в -

1:1гНпк оооскоЕнка целесообразность применения показателей ритмичности перегрузочных процессов в оперативном управлении и планировании работы ПК. Разработанные практические рекомендации и программное обеспечение по анализу стабильности и ритмичности перегрузочного процесса в составе АСУ "Порт" способствуют выявлению резервов перегрузочного процесса и более эффективной организации обработки транспортных средств.

Эвристический алгоритм условной оптимизации маршрутизованногс план-графика завоза-вывоза контейнеров, учитывающий договорные срога обслуживания, позволяет в автоматизированном режиме осуществлять оперативное управление и регулирование работой КТРП.

Имитационная модель определения экономически обоснованного количества контейнеров, ожидающих ремонта, использована в соответствующе] методике для баз по ремонту контейнеров.

Реализация работы. Пакет прикладных програм "Анализ и прогноз. Ритмичность и стабильность" включен в отраслево фонд алгоритмов и программ АСУ "Порт" (ОФАП) и в ГосФАП РФ, прошел ап робацию в ВЦ ПСЗБ, Северо-Западном филиале Центрального экономическог научно-исследовательского института при Госплане РСФСР, Главном упраз лении речного флота Белоруссии. Результаты анализа стабильности и рич мичности работы Ленинградского транспортного узла экспонироьались } ВДНХ СССР.

Методика определения оптимального количества контейнеров, ожидэ щих ремонта, внедрена в Балтийском ЦПКБ с ЭОП.

Апробация работы. Основные положения и результат] полученные в диссертации, докладывались автором и были одобрены конференциях молодых научных работников ЖВТа 1978, 1981-82, 1989 гг научно-технических конференциях ЛИВТа 1981-1992 гг., на Всероссийск научно-методической конференции СПбГУВК 1994 г., на семинаре "Дни Л

нграда" на ВДНХ СССР б 1980 г., на теоретических семинарах кафедр учной организации труда и высшей математики ЛИВТа, на научно-техни-ском совете Вычислительного центра пароходств Северо-Западных бас-йнов.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы 10 печатных работах общим объемом 2,5 печатных листа.

Структура и объем работы. Диссертация сос->ит из введения, четырех глав, заключения, библиографии из 113 наиме-шаний и приложения. Содержание работы изложено на 193 страницах, ипочая 2 рисунка и б таблиц.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проводится критический анализ м етз-зв управления работой речных портов в новых условиях хозяйствования: гследуются направления автоматизации деятельности диспетчерских служб К: предложена вероятностная модель функционирования СТРП; проанализи-эвано взаимодействие различных видов транспорта при завозе-вывозе энтейнеров через КТРП-, приведена энтропийная характеристика контей-ерного терминала.

Сложность управления перегрузочным комплексом определяется рядом пецифических особенностей: многочисленной номенклатурой грузов, раз-ичием вариантов работ, конструктивными особенностями судов, железно-орожных вагонов и грузового автотранспорта, непрерывно изменяющейся роизводственной обстановкой в порту, физическим состоянием и располо-:ением грузов на судне и складе, значительной вариативностью трудоемкости и интенсивности перегрузки различных родов грузов. Интенсивность ¡ерегрузочных процессов и время нахождения транспортных средств в пор-

ту зависит от множества факторов, большая часть которых неуправляем; портом. Поэтому функционирование ПК носит недетерминированный стохастический характер.

В работе выведена система дифференциальных уравнений, связывающих вероятности различных состояний ПК с вероятностями переходов из одногс состояния в другое. Интегрирование этих уравнений дает искомые вероятности состояний, как функции времени. Начальные условия берутся в зависимости от состояния ПК в начальный момент. Спустя некоторое время, можно ожидать, что ПК перейдет на стационарный установившийся режим. Е этом случае интересны характеристики предельного установившегося режима работы, которые могут быть получены из системы алгебраических уравнений для предельных вероятностей состояний:

n n

Р1 I Ли = I РАи

о =2 о =2

n n

| Р£ I - I РАо2 (1)

о-1;3 ¿=1:3

N-1 м-1 Ры I *Ыо = ^ Ро^оИ

I о=1 о=1

где Р., - вероятность о-го состояния ПК;

Х^ - плотность вероятности перехода из к-го состояния в з-е состояние .

Основу оперативного управления ПК составляет система диспетчерского управления, включающая в себя следующие функции: оперативное планирование и обеспечение выполнения планов перегрузочных работ, ведение учета и анализ работы ПК, рациональное распределение и эффективное использование имеющихся ресурсов между объектами работ. Существенно повысить эффективность диспетчерского управления позволяет его автомати-

- il -

алия в рамках АСУ. К основным направлениям, реализуемым в автоматизи-ованных системах диспетчерского управления (АСДУ), относятся: состав-ение и контроль расписаний, их оперативное регулирование, обработка окументопотоков. Подавляющее большинство теоретических исследований и рактических разработок в области АСУ придерживается концепции большой ВМ, пакетного режима реализации программ и организационной структуры нформационно-вычислительного центра. Увеличение парка персональных омпьютеров, улучшение их технологических параметров и возможностей атематического обеспечения объективно обусловливает тенденцию к расс-едоточению управления и на этом пути к реализации идеологии автомати-ированных рабочих мест (АРМ), модификации существующих и разработке овых технологий диспетчеризации.

Недостатком большинства эксплуатируемых АСДУ является недостаточ-ая глубина и полнота информационных моделей диспетчеризуемых процес-ов. Так, диспетчерские службы используют информацию о роде груза, на-одящегося в контейнерах, сроках его сохранности и необходимой коммер-:еской скорости доставки, что игнорируется при разработке оптимизационных моделей управления завозом-вывозом контейнеров в ТУ. В действующи системе оперативного планирования отсутствуют директивные сроки ¡ывоза контенеров, что ведет к технологическому и нормативному разрыву !ежду отдельными этапами смешанных контейнерных перевозок.

Важным показателем качества управления ПК следует считать период югулирования Грег , который имеет тенденцию к монотонному возрастанию го мере усложнения структуры и увеличения объема деятельности ПК. Эффективность управления Э должна находиться в обратной зависимости от 'per (при наличии и других факторов - аргументов для Э). Таким обра-юм, с системной точки зрения, автоматизация управления ПК с помощью ■ехнологии АРМ должна обеспечивать снижение уровня Трвг и достижение

оптимального соотношения значений других факторов. В свою очередь, показатель Грег является функцией от объема и структуры циркулирующей в контуре управления ПК информации и связан с энтропийными характеристиками системы. Оценки этих существенных для системного анализа ПК характеристик получены в диссертации.

Важной качественной характеристикой планов является их сбалансированность, в особенности, ее временной аспект. На стадии разработки плана должны быть предусмотрены возможные отклонения планируемых условий реализации плана, чтобы получить стабильный план, устойчивый к большому диапазону возмущений, т.е. сбалансированный во временном разрезе. При этом большое значение имеет надежность плана, его показателей, т.е. реальность его реализации. Анализ стабильности и надежности плана предполагает исследование ритмичности выполнения плана, т.е. точности соблюдения плановых характеристик.

Во второй главе дан сравнительный анализ рекомендаций по оценке ритмичности работы транспортных предприятий; разработана система показателей и метод измерения ритмичности перегрузочногс процесса; теоретически обоснована связь пропускной способности ПК \ показателей ритмичности перегрузочного процесса; предложена математическая модель определения суточной пропускной способности ПК на баз« показателя ритмичности; получены аналитические зависимости показателе] ритмичности от различных факторов.

Под ритмичностью перегрузочных работ в диссертации понимаете: точное соблюдение сроков грузовой обработки флота и объемов перегру женных грузов в соответствии с НПГРП.

Показатель ритмичности перегрузки грузов за отчетный период шее следующий вид:

_ I (Э 1 - £г I и*

К'п = У ¡1--1 ' - 12)

~ I \ л

- фактический объем погруженного (выгруженного) груза в 1-е судно;

- фактическая продолжительность обработки 1-го судна или продолжительность простоя фронтальной механизации;

<71пл - плановая интенсивность грузовой обработки а-го судна;

л - общее число дней в отчетном периоде.

Показатель ритмичности разбивается на два частных показателя: по-эжительный - и отрицательный - Кр~.

В Кр* включаются отклонения фактической интенсивности обработки /дов, превышающие плановую, в Кр~ - ниже плановой. Частные показатели эгут быть преобразованы к следующему виду:

I (£ 1пл - и*)

. 1 е 1 +

А'р = --(3)

л

I - £ 1пл.)

г е 1_

К о" = --(4)

л

це /+ - множество судов, обработанных с опережением графика;

I- - множество судов, обработанных с зааержкой графика.

В таком виде Яр+ показывает долю времени стоянки судов, обработанных с опережением графика, а А'р~ - долю сверхнормативного простоя /дов, обработанных с нарушением графика.

Лля проведения сравнительного анализа ритмичности перегрузочных збот и для обеспечения меньшего влияния положительных отклонений в эрмуле (2) на формирование уровня ритмичности предлагается скорректи-

роьанный показатель ритмичности:

. „ ! с?1ф I

Кр -7 11---I ■ --(5)

~ I К-<71ПЛ| п

где К - коэффициент корректировки.

В диссертации получено предельное значение скорректированного показателя ритмичности, превышение которого должно рассматриваться как нарушение ритмичности выполнения НПГРП.

( О* )

Установлено, что I -— 1:6 является асимптотически нормальной нормированной величиной.'На основании этого получено

О^тах = д-С1+(2,77 + 0,88-Од)•/*/£ ■ Яр') (.6)

где а3 - коэффициент асимметрии.

При анализе ритмичности перегрузочных работ большое значение представляет выявление роли отдельных факторов в формировании уровня ритмичности. Пользуясь методом элиминирования факторов, в диссертации получены оценки влияния факторов на ритмичность перегрузочного процесса. В результате показатель ритмичности представляется в виде:

А'р = Кр (В)+А'р (Ч) +Кр(Ь) +Кр (ПЛ) +Яр (СМ) +Кр (ПРБ) +А'Р (РЕЗ) (7) где ЯР(В), АР(Ч), КР(Ь), Кр(ПЛ), КР(СМ), Ар(ПРБ), Яр(РЕЗ) - оценкк влияния на уровень ритмичности, соответственно, выполнения комплексных норм выработки, изменения численности комплексной бригады портовых рабочих, использования их рабочего времени и перегрузочных машин по времени, выполнения смежными транспортными организациями обязательств пс доставке грузов и порожнего тоннажа, опоздания прибытия судов с грузом, а также факторов, воздействие которых вызывает сверхнормативны!; простой флота и перегрузочного оборудования (например, метеоусловия,

тсутствие складских площадей и др.).

Положительный и отрицательный показатели ритмичности переработки рузов также разложены на оценки влияния указанных факторов.

В третьей главе предложены алгоритм сбалансирова-ия плана перегрузочных работ, методика построения математических мо-елей показателей ритмичности перегрузочного процесса и алгоритм выбо-а эффективных направлений повышения уровня ритмичности деятельности К; с целью оперативного контроля за уровнем ритмичности обработки рузопотоков исследована возможность подключения разработанного пакета рикладных программ по анализу ритмичности в АСУ "Порт": построена ма-ематическая модель задачи выбора наиболее эффективных мероприятий по овышению уровня ритмичности перегрузочного процесса; разработана оп-имизационная модель распределения грузооборота порта по ПК, обеспечи-ающая их равномерную загрузку; разработана имитационная модель и ал-оритм определения оптимального страхового запаса контейнеров для ре-онтных баз в концепции ритмичности их работы; обоснована оптимизация аршрутизации стыковочных операций как инструмента улучшения ритмич-ости.

За основу расчета сбалансированного плана перегрузочных работ озьмем суточную пропускную способность ПК по переработке груза в но-енклатуре, определяемой планом. Предложенный выше показатель ритмич-ости переработки грузов является одновременно показателем равномер-ости использования пропускной способности причала, т.к. в качестве азы сравнения берется плановая интенсивность переработки грузов, ассчитанная в соответствии с пропускной способностью причала. Про-ускная способность причала по определенному роду груза находится с четом плановой структуры грузопотока, проходящего через причальный ронт по формуле

япр = <?тах'П (8)

где дтах - максимально возможный суточный объем переработки на ПК конкретного рода груза, определяемый из соотношения (6) с учетом прогнозируемого уровня ритмичности; п - время переработки данного рода груза, определенное в соответствии с планируемой структурой грузопотока, проходящего через ПК.

Сбалансированным планом перегрузочных работ является план, обеспечивающий перегрузку в установленные сроки максимально возможного объема груза на основе рационального использования технической производительности перегрузочных машин, складских площадей и труда портовых рабочих с учетом возможностей роста его производительности при оптимально выбранной технологии и организации перегрузочного процесса с соблюдением договорных обязательств со смежными организациями. Положительный показатель ритмичности перегрузочных работ показывает среднесуточную долю перевыполнения плана, поэтому реальный сбалансированный план переработки груза может быть определен в соответствии с пропускной способностью ПК с учетом использования резервов повышения ритмичности перегрузочного процесса

Знп = ЛПРГ1+КР+) (9)

где Ппр - пропускная способность ПК по перегрузке груза в плановом периоде времени в соответствии с заданной структурой грузопотока и нормативной интенсивностью перегрузочных работ;

А'Р+ - ожидаемый (расчетный) положительный показатель ритмичности переработки груза в плановом периоде.

Для оценки ожидаемого значения положительного показателя ритмичности строятся его линейные регрессионные модели от указанных выше факторов. Знание наиболее важных факторов позволяет в предплановом пе-

ладе обратить на них повышенное внимание, учесть тенденции в их дина-лке и предусмотреть мероприятия, направленные на повышение ритмичное-и перегрузочного процесса.

Модель показателя ритмичности строится последовательным исключе-ием факторов с минимальными отношениями соответствующих коэффициентов равнения регрессии и их квздратических ошибок. Ожидаемое значение по-азателя ритмичности определяется по его регрессионной модели, полу-енной выделением существенных факторов, на основании прогнозных значений последних. Прогноз факторов может быть осуществлен с помощью •азработанного автором пакета прикладных программ "Анализ и прогноз ¡ременных рядов" (№004849 ГосФАП РФ).

Выбор основных путей повышения ритмичности перегрузки грузов про-{зводится на основе анализа модели скорректированного показателя рит-«ичности. Дополнительные резервы повышения интенсивности грузовой обработки флота определяются на основе анализа моделей положительного и этрицательного показателей ритмичности.

Повышение ритмичности переработки грузов характеризуется снижением скорректированного показателя ритмичности. Следовательно, при положительном коэффициенте в его регрессионной модели необходимо наметить мероприятия, направленные на снижение показателя соответствующего фактора, при отрицательном коэффициенте - на его увеличение.

Методика повышения . уровня ритмичности перегрузочного процесса, основанная на построении регрессионных моделей, предполагает наличие информации, как минимум, за две навигации. Дополнительные возможности повышения уровня ритмичности могут быть обеспечены включением в подсистемы учета и анализа работы ПК программного обеспечения по анализу ритмичности переработки грузов. Оперативный анализ ритмичности перегрузочного процесса с помощью разработанного пакета программ позволяет

выявить дополнительные резервы увеличения интенсивности грузовой обработки флота и разработать мероприятия, направленные на устранение неритмичной обработки судов.

. Разработке конкретного плана регулировочных мероприятий должна предшествовать оценка их эффективности, т.к. может случиться, что проведение какого-либо мероприятия даст незначительную отдачу. Задача выбора наиболее эффективных мероприятий, направленных на повышение уровня ритмичности перегрузочного процесса, сведена к целочисленной задаче минимизации приведенных затрат на реализацию регулировочных мероприятий при условии заданного повышения уровня ритмичности. В общем виде задача может быть решена с помощью аддитивного алгоритма Балаша, работающего достаточно надежно и быстро для задач средней сложности (до 30 переменных), к которым и относится данная задача.-Для небольшого количества мероприятий (не более 101 разработана специальная программа квазиполного перебора вариантов.

Соотношение (9) устанавливает верхнюю границу реального сбалансированного плана ПК по переработке определенного рода груза при планируемой структуре грузопотока через ПК. Увеличение плана перегрузки определенного рода груза для одного ПК влечет за собой снижение объема перегрузки для другого ПК, перерабатывающего этот род груза. При этом меняется структура грузопотока, перерабатываемого на ПК. При составлении плана грузооборота порта необходимо установить оптимальную структуру грузовых работ, обеспечивающую эффективную переработку грузов.

Задача распределения грузооборота порта по ПК состоит в минимизации валового стояночного времени судов при условии переработки планового объема каждого рода груза; необходимости переработки определенных родов грузов б строго определенные периоды времени; при ограниченном фонде рабочего времени и равномерной загрузке всех ПК.

План грузовых работ зависит от параметров ограничений задачи аспределения грузооборота порта по ПК - пропускных способностей ПК по пределенным родам грузов и грузопотоков, проходящим через ПК, которые а практике не являются детерминированными величинами. Стохастичность казанных параметров влечет за собой снижение стабильности полученного лана грузовых работ. Используя метод имитационного моделирования на ВМ, варьируя параметрами грузопотоков и пропускных способностей ПК, □жно определить план наиболее устойчивый к изменению этих параметров некотором диапазоне. Данный подход реализован в задаче определения птимального страхового запаса контейнеров для баз по ремонту контей-эров.

Для обеспечения ритмичной загрузки сеоих мощностей ремонтные базы меют определенное количество контейнеров, ожидающих ремонта, так на-зшаемый "страховой запас". Исследования показали, что в большинстве лучаев этот запас существенно завышен. Автором разработана имитацион-ая модель, позволяющая определять оптимальные страховые запасы ожида-¡щх ремонта контейнеров.

Четвертая глава посвящена построению системы си-/ационных моделей оптимизации завоза-вывоза контейнеров через КТРП, азирующаяся на принципе районирования адресов клиентуры; разработаны ягоритмы условной оптимизации этих моделей.

Исследования, проведенные в диссертации, а также многочисленные аботы по проблемам развития ТУ, показывают, что оптимальная маршрути-ация завоза-вывоза грузов через ПК является одним из мероприятий, аправленных на повышение ритмичности транспортного процесса. К тому 5 составление план-графика и организация четкой работы в соответствии ним практически без дополнительных финансовых вложений дает возмож-?сть увеличить пропускную способность СТРП.

С целью повышения эффективности АСДУ разработана система ситуационных моделей оперативного управления завозом-вывозом контейнеров через КТРП с общими параметрами и управляемыми переменными. В моделях производится оптимизация суммарных расходов при заданном парке автотранспортных средств без учета директивных сроков завоза-вывоза; оптимизация парка используемых автотранспортных средств без учета директивных сроков завоза-вывоза; совместная параметрическая оптимизация суммарных расходов и парка используемых автотранспортных средств без учета директивных сроков завоза-вывоза и аналогичные оптимизации при учете директивных сроков завоза-вывоза.

Все модели являются целочисленными нелинейными оптимизационными задачами, не позволяющими использовать при определении оптимального плача аналитические методы. Поэтому в диссертации разработан эвристический алгоритм условной оптимизации для всех моделей.

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Основные результаты диссертационного исследования заключаются в следующем:

1. Установлено, что использование моделей показателей ритмичности перегрузочного процесса при разработке плана перегрузочных работ позволит учитывать большинство существенных факторов интенсификации перегрузочного процесса, возможности повышения его эффективности. Моделирование ритмичности перегрузочного процесса создает возможность выработки мер по мобилизации имеющихся резервов, как внутрипортовых, таг' и на смежных вида;»: транспорта, на стадии составления плана переработга-грузов. Выявление максимума резервов в процессе разраоотки планов ведет к повышению их качества и степени сбалансированности. к созланик

с.лоьий лди их стабильности.

Разработанные показатели ритмичности перегрузочного процесса, 1 также их аналитические зависимости от ряда факторов позволяют коли-[ественно оценить влияние на уровень ритмичности таких факторов как 'ровень выполнения комплексных норм выработки, изменение численности комплексных бригад портовых рабочих, использование их рабочего времени 1 перегрузочных машин по времени, уровень ритмичности прибытия транс-гортных средств под обработку, оснащенность причалов порта складскими "¡лошадями и различные связанные с организацией и технологией перегрузочного процесса факторы, вызывающие сверхнормативный простой транспортных средств.

3. В диссертации определено критическое значение показателя ритмичности перегрузочного процесса, превышение которого должно рассматриваться как нарушение ритмичности выполнения плановых заданий. С целью оперативного контроля за уровнем ритмичности исследована возможность совершенствования оперативного управления перегрузочным процессом на основе включения разработанного пакета прикладных программ "Анализ и прогноз. Ритмичность и стабильность" в автоматизированную систему управления портом. Показана обеспеченность информацией указанного пакета прикладных программ, а также возможность относительно нетрудоемкого подключения его к подсистемам по анализу и учету работы порта.

4. Оценку уровня ритмичности перегрузочного процесса предлагается производить по методике, разработанной в диссертации. Ее основой являются математические модели показателей ритмичности перегрузочного процесса. С помощью этих моделей прогнозируется уровень ритмичности в плановом периоде. Сформулированы принципы выбора главных направлений повышения уровня ритмичности перегрузочных работ, разработана матема-

тическая модель для определения сбалансированного плана перегрузочных работ.

На примере работы Санкт-Петербургского транспортного узла на базе морского торгового порта проиллюстрировано построение моделей показателей ритмичности и определены направления повышения уровня ритмичности переработки грузов.

5. В диссертации разработана математическая модель для определения наиболее эффективных направлений повышения ритмичности. В качестве критерия эффективности мероприятий, направленных на повышение уровня ритмичности перегрузочного процесса, предложен показатель совокупных приведенных затрат, приходящихся на тонну обработанного груза, по флоту, порту, транспортным средствам смежных организаций и грузовладельцев. Такой подход к оценке эффективности мероприятий способствует повышению эффективности деятельности транспортных узлов-портов.

6. В диссертации построена математическая модель для обеспечения ритмичной загрузки баз по ремонту крупнотоннажных металлических контейнеров и соответствующая имитационная модель на ЭВМ. Результаты исследовании ремонтных баз 8 морских пароходств стали теоретической основой методики определения оптимального количества контейнеров, ожидающих ремонта.

7. Оптимизацию оперативного управления в технологии АРМ целесообразно осуществлять с ориентацией на экономические критерии эффективности транспортного процесса.

Математическая модель оптимизации маршрутизованного план-графике завоза-вывоза контейнеров приводит к дискретной невыпуклой экстремальной задаче, для которой отсутствуют теоретически обоснованные методь поиска оптимального плана.

Эффективным средством условной оптимизации является разработанный

диссертации .эвристический алгоритм, учитывающий директивные сроки ¡служивания и использующий дисциплины очереди DDATE и FIFO. Система жазателей параметрической идентификации производственных ситуаций ззволяет в автоматизированном режиме использовать при оперативном уязвлении завозом-вывозом ситуационно ориентированные субалгоритмы.

Содержание диссертационной работы отражено в следующих публикаци-

1. ППП "Прогностический анализ". - В сб.: Опыт использования ЕС ВМ в управлении производством. Л.: ЛДНТП, 1978, с.81-85.

2. Индексный анализ динамики статистических оценок взаимосвязи кономических показателей. - В сб.науч.тр.: Организация и планирование одного транспорта. Л.: ЛИВТ, 1978, с.55-58.

3. Математическое обеспечение задач анализа стабильности проиэ-юдственных процессов. Информационный листок N567-80. Л.: ЛенЦНТИ, .980.

4. Математическое обеспечение задач анализа ритмичности произ-юдственных процессов. Информационный листок N706-80. Л.: ЛенЦНТИ, l980.

5. Анализ и прогноз временных рядов. - Алгоритмы и программы. Ин-рормационный бюллетень ГосФАП СССР N5(43). М.: ВНТИЦентр, 1981,

23-24.

6. Показатели затрат труда для оценки ритмичности работы транспортного узла и напряженности планов. - В сб.: Современные пути повышения производительности труда на флоте и в портах. Л.: Транспорт, 1984, с.29-33.

7. Имитационная модель задачи определения экономически обоснованного страхового запаса ремонтного производства. Информационный листок N1033-84. Л.:ЛенЦНТИ, 1984.

8. Оценка влияния факторов на ритмичность работы комплексных бригад портовых рабочих. - В сб.науч.тр.: Бригадные формы организации и стимулирования труда на речном транспорте. Л. :ЛИВТ, 1985, с.95-99.

9. Оптимизация страхового запаса ремонтного производства (на примере ремонта контейнеров). - В сб. науч. тр.: Совершенствование методов оценки экономической эффективности работы речного транспорта. Л.: ЛИВТ, 1986, с.113-115.

10. Автоматизированная система подготовки исходных данных для пакета программ ЛП АСУ. - В сб.науч.тр.: Применение средств вычислительной техники в задачах контроля и управления. Л.: ЛИВТ, 1990, с.103-106.

Проведенные исследования использованы в следующих научно-исследовательских работах, выполненных в Ленинградском институте водного транспорта.

1. Разработка алгоритмов и программ по анализу ритмичности работы флота и портов в составе автоматизированной системы управления портом (АСУ •Порт"). Отчет по НИР, N ГР 78027157; инв. N Б810138. Л., 1979, 52 с.

2. Исследовать состояние и пути совершенствования диспетчерского руководства работой флота. Отчет по НИР, N ГР 78027152; инв. N Б903001. Л., 1980, 62 с.

3. Разработать диалоговую систему оценки стабильности и ритмичности работы транспортного узла. Отчеты по НИР, N ГР 81069762; инв. N 02827047798. Л.:, 1982, 88 е.; N 02830019355. Л.:, 1983, 38 с.

Отпечатано на ротапринте СПГУВК

Зак.

Тир.100.

27.£Н/.94 Бесплатно