автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Математические модели и алгоритмы управления совместной деятельностью брокерских и транспортных компаний Вьетнама

На правах рукописи

Нго Ан Туан

Математические модели и алгоритмы управления совместной деятельностью брокерских и транспортных компаний

Вьетнама

Специальность 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (технические системы)

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 1 АВГ 2015

МОСКВА-2015

005561442

005561442

Работа выполнена в Национальном Университете транспорта, г. Хошимин, Вьетнам

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: доктор технических наук, профессор

Болпокин Виталий Евгеньевич

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

Карабугов Николай Николаевич - доктор технических наук, профессор кафедры «Информатики и компьютерных технологий» ФГБОУ ВПО Московская Государственная Академия водного транспорта,

Ковалева Наталья Львовна - кандидат технических наук, старший научный сотрудник Отдела механики машин и управления машинами Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН)

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: ФГБОУ ВПО Московский Государственный технологический Университет СТАНКИН, Министерство образования и науки РФ

Защита состоится "08" октября 2015 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 217.047.01 во ФГУП "Научно-исследовательский и экспериментальный Институт автомобильной электроники и электрооборудования" по адресу: 105187, Москва, ул. Кирпичная д.39-41.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП "Научно-исследовательский и экспериментальный Институт автомобильной электроники и электрооборудования"

Автореферат разослан "29" июня 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета Д 217.047.01 доктор технических наук, старшин научный сотрудник

Варламов 0.0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время морской транспорт - крупная и высокоразвитая отрасль народного хозяйства Вьетнама. Она объединяет сотни транспортных, служебно-вспомогательных и технических судов, свыше 30 морских портов, более 50 судоремонтных заводов, сотни снабженческих, торговых, брокерских-агентских и логистических компаний, проектно-конструкторские и научно-исследовательские организации, учебные заведения и другие учреждения.

С каждым годом расширяются география, масштабы и виды транспортных услуг, увеличиваются объемы морских перевозок. Постоянно происходит переоснащение флота новыми, более современными судами и средствами управления, развивается инфраструктура портов, совершенствуются формы и методы организации управления перевозками.

Важное место в обеспечении морских перевозок во Вьетнаме занимают не только крупные, но и мелкие и средние компании судовладельцы. Это объясняется потребностью в осуществлении большого количества разнообразных каботажных перевозок небольших объемов грузов на достаточно короткие расстояния как внутри страны, так и за ее пределами. Специфика экономики страны, где преимущественно развиваются мелкие и средние предприятия, обусловливает рост потребности в таких транспортных операциях. Это обусловило рост числа компаний перевозчиков, общее количество которых превышает 500 единиц.

Однако, рыночная экономика предусматривает возрастание конкуренции между мелкими и средними компаниями судовладельцами, при этом среди главных факторов победы в конкурентной борьбе будут не только преимущества в техническом оснащении, но и эффективные методы управления работой компшши, обеспечивающие получение необходимых объемов прибыли для развития флота и поддержания его в надлежащем состоянии.

Огромную роль в организации всего производственного процесса, особенно с учетом увеличения компаний, реализующие ыультимодальные виды перевозок, играют брокерские компании, выступающие в виде агента, обеспечивающего оптимальный выбор грузоперевозчика - для клиента, грузоотправителя, и, с другой стороны, поиск клиентской базы и выбора наиболее подходящего из нее - для транспортной компании, соответственно.

В связи с этим решаемые в диссертации задачи, связанные с моделированием и планированием совместной деятельности брокерских и транспортных компаний Вьетнама, являются актуальными для развития экономики Вьетнама и имеют важное практическое значение.

Все сказанное увеличивает важность проработки всего спектра задач управления совместной деятельностью транспортными и брокерскими компаниями с точки зрения системного анализа и на базе построения комплекса адекватных математических моделей и алгоритмов выбора рациональных решений.

Вопросами моделирования и проектирования эффективных комплексов управления транспортными процессами, включая проблемы планирования и построения информационной поддержки, занимались многие учёные. Особое значение для решения поставленных задач имели работы советских и российских учёных: Романовского Ф.Д., Вихрова Н.М., Ныркова А. П., Гаскарова Д.В., Арсеньева С. П., Бакаева A.A., Ветренко Л.Д., Горбатого М.М., Дерибаса А.И., Дукенского А.И., Ерофеева Н.И., Зубкова М.И., Власова В.М., Ирхина H.A., Бутова A.C., Легостаева В.А., Пьяных С.М., Ушакова С.С., Смехова A.A., Прилуцкого М.Х, Саксонова Е.А. Среди иностранных нужно отметить работы Эглитга Я.Я., С. Г. Хосе Альберто (Куба), Меркурьевой Н. В. (Латвия), Брауна Р.Г., Венсли К.Т.(США), а также ученых из Вьетнама, Нгуен Дык Чонга, Данг Ван Уи, Нгуен Нгок Хуэ, Чан Дык Чи и многих других.

Целью работы является обобщение и развитие имеющегося опыта для создания системы планирования и управления совместной работой брокерских и судовых компаний Вьетнама, а также разработки математического и алгоритмического обеспечения процесса формирования портфеля заказов и алгоритмов реализации планов его исполнения.

Объектом исследований является деятельность брокерских транспортных компаний.

Предметом исследований являются математический модели и алгоритмы управления совместной деятельностью брокерских и транспортных судовых компаний.

На защиту выносятся:

- результаты анализа существующих и применяемых на практике процессов управления совместной деятельностью брокерской и транспортной компанией перевозчика и процедур формирования портфеля заказов;

- структура информационной системы брокерских и транспортных компаний, обеспечивающей сбор и хранение необходимых данных для решения задач управления совместной деятельностью;

- математические модели и алгоритмы решения задач формирования портфеля заказов (при долгосрочном и оперативном планировании);

- результаты применения разработанных методов и моделей для решения реальных задач управления брокерскими и транспортными компаниями.

Научная новизна предлагаемых решений заключается в применении системного подхода к определению целей и задач управления работой транспортных компаний совместно с брокерскими агентскими, формировании интегральных критериев качества их совместной работы и создании на этой основе комплекса математических моделей и алгоритмов, позволяющих формировать портфели заказов и оптимизировать планы их исполнения с учетом реальных затрат, связанных с исполнением заказов.

Практическая ценность результатов диссертационной работы состоит в разработке математических моделей и алгоритмов, пригодных для практического применения в условиях ограниченных возможностей компаний по применению современных высокопроизводительных средств вычислительной техники, для решения задач формирования портфеля заказов и планирования их исполнения, учитывающих специфику работы брокерских и транспортных компаний, при долгосрочном и оперативном планировании.

Достоверность полученных в диссертации результатов и выводов обеспечивается корректностью построения математических моделей и подтверждается их согласованностью с имеющимся практическим опытом решения аналогичных задач, с данными, опубликованными в специальной научно-технической литературе, а также результатами их практического применения при решении реальных задач формирования портфеля заказов брокерскими и транспортными компаниями Вьетнама.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использованы методы математического программирования, методы оптимизации, методы теории вероятностей и теории очередей, аппарат теории множеств.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы получили свое применение в виде практического внедрения на ряде предприятий и институтов различных стран. В частности, математические модели и алгоритмы реализованы в виде методик и комплексов прикладных программ и использовались:

- в опытно - конструкторских работах и практической деятельности объединенной транспортной брокерской компании Vinh Khang company Limited Министерства транспорта Вьетнама;

- в учебных курсах «Управление морскими перевозками» в Национальном транспортном университете г. Хошимин, Вьетнам;

- в научно-исследовательских и опылю - конструкторских работах, а также в практической деятельности в Государственном производственно-транспортном предприятии "Порт г. Хошимин", Вьетнам.

Апробация результатов работы. Основные теоретические положения подтверждены при использовании в практической деятельности ряда транспортных компаний Вьетнама.

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях, семинарах и совещаниях: на научно-технических семинарах в Институте автомобильной электроники и электрооборудования, Национальном транспортном университете г. Хошимин, Национальном технологическом университете г. Хошимин (Вьетнам), научно-практических конференциях в Министерстве транспорта и Министерства финансов Вьетнама, Международных конференциях, проводимых Ассоциацией брокерских транспортных компаний Вьетнама.

Публикации. По теме диссертации опубликованы двадцать работ, из них, в научно-технических журналах, рекомендованных ВАК России - две; одна статья в Международном журнале, включенном в наукометрическую базу Scopus; одна научная монография.

Содержание диссертации. Диссертация состоит из введения, заключения, четырех основных глав и приложения к диссертации.

Во введении обосновывается актуальность проблемы, формулируются цели исследования, основные научные положения и результаты, а также практическая ценность и степень апробации работы.

В первой главе приводятся результаты системного анализа процессов взаимодействия брокерских и транспортных компаний при поиске и реализации заказов на перевозку различных грузов. Рассматриваются схемы и алгоритмы формирования портфелей заказов, основные характеристики информационной управляющей системы поддержки их совместной деятельности.

Огромную роль в организации всего производственного процесса грузоперевозок, особенно с учетом увеличения количества компаний, реализующих мультимодальные виды перевозок, играют брокерские компании, выступающие в виде агента, обеспечивающего оптимальный выбор грузоперевозчика - для клиента, грузоотправителя, и, с другой стороны, поиск клиентской базы и выбора наиболее подходящего из нее - для транспортной компании, соответственно.

В качестве достаточного примера рассматривается компания морских транспортно-брокерских услуг Cong ty TNHH ТМ Vlnh Khang (Vinh Khang Trading Company Limited), которая и была создала для выполнения подобных услуг. Vinh Khang Trading Company Limited, с момента своего основания в 2001 г., постепенно утвердила свою репутацию в качестве ответственного партнёра большого числа транспортных судовых компаний Вьетнама и других стран Азиатского региона.

Главной предпринимательской деятельностью компании Vinh Khang Company являются транспортные морские услуги, а также мультимодальные перевозки. Самая важная предпринимательская деятельность для компании Vinh Khang Company - это агентские брокерские услуги.

После накопления определенного агентского брокерского опыта, в настоящее время, компания Vinh Khang Company особое внимание уделяет работе с иностранными партнерами, в первую очередь - вопросам перевозки топливно-энергетических товаров, таких как нефть, уголь и нефтепродукты. Большое место занимают поиск и работа в альянсе с другими партнерами.

Ниже, на рис. 1-3 приведены, соответственно, графики объема перевозок, заключенных через брокерскую компанию Vinh Khang company за период 2005 г. - 2013 г.; объема перевозок, заключенных через брокерскую компаншо Vinh Khang company; стоимости контрактов, заключенных через брокерскую компанию Vinh Khang company.

В Сыпучий груз И жидкий груз □ Грузы в контейнерах

2005 2005 2007 2009 2011 2013

Рис. 1. График объема перевозок, заключенных через брокерскую компанию Vinh Khang company за период 2005 - 2013 гг.

Объем (млн. тонн)

90

60

30

200

2007

2009

2011

7ПП

ГОД

Рис. 2. График объема перевозок, заключенных через брокерскую компанию Vinh Khang company.

Компания Vinh Khang company с 2003 года является официальным членом "Ассоциации судовых агентов и брокеров Вьетнама. Автор настоящей диссертации Нго Ан Туан является членом Исполнительного комитета Ассоциации судовых агентов и брокеров Вьетнама (VISABA) на период 2014-2019 гг.

К одному из важных направлений деятельности компании Vinh Khang Company принадлежит фрахтование. Фрахтование является важным направлением в деятельности компании Vinh Khang Trading Company. В его задачи входят разработка наиболее рациональных схем доставки груза, а также выбор наиболее удобного способа обработки

грузов. При этом наиболее важными являются задачи оперативного поиска оптимальных вариантов компромиссных решений, касающихся спорных вопросов сделки между судовладельцем и грузовладельцем в рамках существующей законодательной международной базы и практики морских грузоперевозок.

Стоимость (млн.иЗО)

Рис. 3. Стоимость контрактов, заключенных через брокерскую компанию Vinh KJiang company.

Во второй главе сформулированы основные задачи, которые необходимо решить для управления компанией:

- создание информационной системы, обеспечивающей управление транспортными операциями по перевозке грузов, сбор и обработку данных о возможных заказах на перевозку грузов;

- создание методической базы для долгосрочного и оперативного планирования работы компании, связанной с отбором заказов и формированием портфеля заказов для дальнейшего исполнения.

Самым важным из процессов осуществления заказов для компании Vinh Khang company Limited является выбор видов транспорта и рациональных способов перевозок.

Компании Vinh Khang company Limited применяет следующие основные шаги, нормы и условия для выбора способа транспортировки

№ п/п Принципы выбора Варианты

1 Выбор средств Применяемые и перспективные виды транспорта в данном регионе.

2 Ограничения выбора Ограничения на выбор средств транспортировки.

3 Наличие информационной поддержки Степень развития информационной поддержки транспортных услуг

4 Методы принятия решений Учет показателей при принятии решений

5 Показатели эффективности Комплекс показателей по всем используемым видам транспорта

6 Условия работы Действующая нормативная база

7 Принимаемые критерии эффективности принятия решений Стоимостные показатели.

Далее рассматривается организационная структура, а также описательная сценарная модель деятельности судовой брокерской компании Vinh Khang company.

В качестве ядра системы контроля и принятия решений в судовой брокерской компании Vinh Khang company используется специализированная информационная управляющая система поддержки, разработанная в Ассоциации брокерских судовых компаний Вьетнама при непосредственном руководстве и участии автора. В главе 3 функции и задачи информационной управляющей системы рассматриваются более подробно.

Структурная схема информационной системы судовой брокерской компании Vinh Khang company приведена на рисунке 4.

Рис.4. Структурная схема информационной управляющей системы брокерской компании Vinh Khang company

В качестве информационной системы управления, автоматической идентификации и слежением за передвижением судов в настоящее время брокерская компания Vinh Khang Company использует систему AIS (АИС - Автоматическая идентификационная система). Технология отслеживания передвижения кораблей основывается на базе получаемых от всех морских судов пакетов специальных сигналов, в которых зашита информация об идентификации судна, его габаритах, курсе движения, скорости и других данных. На рис. 5 изображена схема операционной активности судов, обслуживающих компанию Vinh Khang company, отображаемая на мобильном терминале оператора.

Рис. 5. Схема операционной активности судов, обслуживающих компанию Vinh Khang company.

В основе алгоритмов и компьютерных программ информационной управляющей системы брокерской компанией Vinh Khang Company лежат сценарии процессов:

- формирования портфеля заказов на перевозку грузов,

- мониторинга и управления процессами выполнения полученных заказов.

Таким образом, общий сценарий процессов выполнения брокерской компанией Vinh Khang Company состоит из следующих двух организационных циклов.

Первый цикл производственного процесса состоит из следующих этапов: начальное требование (заявка) клиента —> поиск варианта решения —» связь —» обработка данных —» заключение контракта о перевозке (договор фрахтования судна). Клиент отправляет подробные требования по найму транспортных средств (морских судов, грузовиков, баржи) по факсу, электронной почте. В требованиях указывается:

- вид грузов, тип, количество, требования к специальному хранению в процессе доставки.

- предполагаемое время погрузки, разгрузки, время и место погрузки, разгрузки грузов.

- другие требования, если таковы имеются.

Или клиент должен отправить запросы в агентство судов по факсу, электронной почте и указать:

- название судна, технические характеристики, расчетное время прибытия, количество и виды товаров на борту.

- другие параметры, относящиеся к субъектам, занимающимся погрузочной работой, или к грузополучателю.

Отдел обслуживания клиентов судовой брокерской компании Vinh Kliang company ведет прием подробных запросов от клиентов по факсу или по электронной почте. Проводит рассмотрение, классификацию требований (запросов). Если поступают:

- требования к транспортному агентству (морскому) - передает их для обработки отделом транспортного агентства в соответствии с инструкцией компании;

- требования к судовому брокеру - передает их для обработки судовым брокерским отделом.

Обеспечивает указанную передачу по внутренней электронной почте и в виде бумажных документов.

После нахождения некоторых подходящих для выполнения заказа судовладельцев из баз данных - ответственный работник компании будет связываться с владельцами судов и отправлять им детальные требования клиентов, затем проводить обсуждения условий клиентов и осуществлять переговоры с владельцами судов, после чего - ждать официального ответа от владельцев судов. Результатом выполнения цикла 1 является подписание (или не подписание) договора на выполнения заказа клиента.

Второй цикл сценария производственного процесса.

Проводится по схеме: отслеживание - контроль операционного процесса отгрузки -завершение - обработка возникающих проблем - закрытие досье контракта.

После того как завершились брокерские работы по подготовке и подписанию договора фрахтования судна (чартер), ответственный работник продолжает проводить контакты с клиентом, судовладельцем и капитаном судна, контролировать прохождения судна в порт погрузки по сроку. При этом используется программное обеспечение AIS Sattelite, Navigation Weather, а также NETPAS - для контроля погоды на маршрутах, слежения плавания судна по спутниковым данным; для контроля примерного расхода топлива, а также для передачи сообщений капитана по ежедневной морской отчетности. Это позволяет своевременно информировать клиентов или фрахтователя. Клиент, на основании информации от капитана, брокера, уведомляет, в свою очередь, лиц, занимающихся погрузочно-разгрузочными работами, с целью своевременно подготовить причал и оборудование для прибытия судна, подготовить грузы в порту для погрузки на судно.

Постоянно осуществляется обновление информации от судового агентства в порту погрузки. Определяется точная дата и время прибытия судна в порту, сообщается о готовности погрузки (NOR), продолжительности погрузки. Эта информация вводится в систему данных компания. Отмечаются проблемные вопросы, которые возникли в порту погрузки, такие, как время запаздывания из-за задержки к причалу (delay to berth); время погрузки - медленнее, чем период времени погрузки-разгрузки (laytime), указанное в документах чартера.

Далее подлежат постоянному анализу погрузочные документы, такие как штурманская расписка (mate's receipt); акты о сломанных или поврежденных грузах в результате манипулирования или неблагоприятных погодных условий во время погрузки. После окончания погрузки и получения записи о процессе судна в порту погрузки от агентства (SOF), а также после того, как судно покинуло порт и начало следовать в порт разгрузки, капитан подписывает коносамент (bill of lading) и выставляет требование от фрахтователя оплатить судовладельца стоимость перевозки.

В дальнейшем постоянно осуществляется слежение за маршрутом судна, через систему AIS Sattelite. После прибытия корабля в порт назначения проводится мониторинг процесса разгрузки, записываются данные о процессе разгрузки. После окончания разгрузки капитан подписывает протокол приемки-сдачи грузов с портом -грузополучателем (ROROC), акт экспертизы (suveyor), подписывается сертификат о сухом чистом люке (Dry certificate), если осуществлялась перевозка жидких грузов.

Наконец, осуществляется получение записи о процессе разгрузки от дилера (SOF), обобщение записей о времени в порту погрузки, помогающей обеим сторонам.

судовладельцу и фрахтователю рассчитать бонусы (despatch) и штрафы (demurrage) по погрузке-разгрузке грузов, а также понесенные расходы, если таковые имеются, принуждая стороны обратить внимание на окончательную оплату неоплаченной в срок суммы.

На этом закрывается информационный брокерский файл, и процесс транспортировки груза завершается. Практическое выполнение обоих циклов описывается подробными блок-схемами, приведенными в диссертации.

В третьей главе диссертации рассмотрены вопросы анализа возможных методов решения задачи формирования портфеля заказов транспортной компании, создаваемого на основе предложений брокерской компании.

Исследованы различные варианты постановки задачи формирования портфеля заказов и ее решения. Выделены три возможных подхода к решению задачи: методы целочисленного программирования, методы теории расписаний, методы теории очередей.

В настоящее время брокерская компания Vinh Khang Company использует комплекс компьютерных программ для брокерской деятельности, в целом, и морского транспорта, в частности. Структурная схема указанного комплекса следующая:

| Системы по отслеживанию передвижения судов (AIS, LRIT)

Система контролн за погрузочно- разгрузочными работами и процессами сдачи и приемки грузов

Эти задачи реализованы в ядре информационной управляющей системы. Ее основные функции:

- сбор и обработка данных для принятия управленческих решений и планирования работы компании;

- решение задач планирования;

- сбор и хранение нормативной и справочной информации, необходимой для работы компании;

- ведение архивов компании.

Планирование работы альянса брокерской и судовой компании должно обеспечивать:

- равномерную загрузку судов компании;

- установленные сроки доставки перевозимых грузов;

- установленные сроки подачи судов под загрузку;

- согласованную работу флота компании с грузоотправителями и грузополучателями;

- согласованную работу флота компании с портами;

- выполнение плановых объемов перевозок;

- согласование грузовых потоков в прямом и обратном направлениях;

- возможную минимизацшо простоя судов;

- возможную минимизацшо движения судов без грузов (в балласте);

- экономию материалов и горючего;

- выполнение в назначенные сроки необходимых ремонтных работ;

- принятое обоснованных решений по модернизации флота.

При выполнении заказов брокерская компания осуществляет взаимодействие с судовой транспортной компанией. Компания регулярно сообщает:

- предложения по свободному тоннажу грузов;

- состояние судов (техническое, эксплуатационное и др.);

- состояние по выполнению подписанных контрактов;

- возможные изменения в работе компании.

Фрахтователь от имени грузовладельца и своего сообщает: -информацию о спросе на тоннаж груза; -характеристику груза; -порты погрузки и выгрузки; -другую необходимую информацию Компания получает от судовладельца информацию:

- о местонахождении;

- о грузовых работах;

- о состоянии груза;

- об общем состоянии судна и др.

- об оформлении судов и грузов.

При каждом заходе судна в порт судовладелец назначает агента для обеспечения работы судна. По этим вопросам агент выступает как представитель судовладельца для властей порта и грузовладельцев.

Задача формирования портфеля заказов, планирования работы компании по исполнению заказов, является сложной многокомпонентной и задачей, решение которой в общем случае требует учета большого количества параметров судов и заказов и большого количества критериев. Как показало в ряде работ, в первую очередь работ Саксонова Е.А, Чан Д. Чи, Нгуен Д. Тхань, Нгуен Ф.К. Фонг в практических случаях вполне закономерно использовать в качестве обобщенного критерия качества величину прибыли при выполнении заказа.

Доход при выполнении заказа S представляется в виде S = St + S2 + ¿3 , где -доходы от выполнения заказов на перевозку груза; Si - доходы от сдачи судов в аренду фрахтователям; Sз - доходы от передачи заказов другим грузоперевозчикам. В свою очередь, расходы компании R описываются соотношением

R~R\ + R2 + R} + Ra + Rs + R6 + Rj + Rs + R9 + Rio + R\\, в котором R\ - расходы, связанные с выполнением заказов, куда включаются амортизационные отчисления капитальных средств, зарплата и питание экипажей, страхование судов и грузов, стоимость топлива и масла для работы судов, затраты на погрузку и разгрузку судов; R2 - расходы, связанные с оплатой брокерам (брокерские комиссии); R] - расходы, связанные с отказами от выполнения заключенных контрактов; /?4 - расходы на оплату фрахта арендованных у других компаний судов, а также из компенсации - диспач и демередж; - расходы, связанные с уплатой штрафов и компенсаций за потерю или порчу грузов, невыполнение сроков, указанных в контрактах, прочие нарушения условий контрактов; R(, - расходы, связанные с простоем судов при отсутствии заказов; R? - расходы, связанные с перемещением незагруженных судов из порта в порт; Rt - расходы на содержание персонала и оборудования офисов компании; Rv

- расходы на капитальные и текущие ремонты судов; Лю - расходы на замену быстроизнашивающихся материалов; R\ 1 - административно-управленческие расходы.

Получаемая компанией прибыль С = S - R формируется как разница между получаемыми доходами и расходами компании.

Целью формирования портфеля заказов является возможная максимизация прибыли.

В четвертой главе приведены результаты разработки алгоритма формирования портфеля заказов, как решения задачи целочисленного программирования. Здесь также приведены некоторые результаты математического моделирования и численных расчетов.

В общем случае задача формирования портфеля заказов может быть сформулирована следующим образом:

Найтп тах№)}

I

при ограничениях: в.ЫйА, (/=1,2,...,/?),

где х = (х1,х2,...,хк), х/ ={0, 1} длявсеху'= 1,2.....N.

Здесь целевая функция представляет значение прибыли, получаемой компанией при выполнении заказов. Функции ограничений описывают допустимые значения, формирующие временные параметры выполнения заказов, ограничения на стоимостные показатели транспортных операций и т.д.

Компоненты вектора х = {хх,хг,...,хи)являются бинарными: принимать заказ к или отклонить.

В большинстве практических задач принимается, что функция цели и функции ограничений линейные: = и = 12.....*>•

1=1 (=1

В настоящее время методы целочисленного программирования достаточно хорошо разработаны и используются во многих практических задачах. К наиболее известным и эффективным можно отнести следующие методы:

- прямого лексикографического перебора;

- Балаша (и его модификацию Лемке - Шпильберга);

- Гомори;

- ветвей и границ, а также многие другие.

Другим возможным походом к решению задачи формирования портфеля заказов является применение методов теории расписаний. Расписание, задается парой п | ш , где п

- число заказов; ш - число судов.

В этом случае задачу можно сформулировать следующим образом. Дано:

- множество заказов - N;

- множество судов - А/;

-г, - момент поступления заказа номер /';

- - плановый срок окончания исполнения заказа;;

- длительность выполнения заказа / судномJ (/ = 1,2,..., у = 1, 2.....М)\

- Хц =1, если заказ / выполняется судном} и Ху = 0, если заказ / не выполняется судном Г,

- т - момент начала выполнения заказа / судном].

Момент окончания исполнения заказа < определяется выражением С, =г, . +«■,

1

где 1?, - длительность ожидаши начала исполнения заказа. Временное смещение заказа / равно

Если ¿, > 0, то заказ выполнен с запаздыванием на величину если £, < 0, то заказ выполнен с опережением на величину £,; если = 0, то заказ выполнен в срок.

В качестве целевой функции качества расписания может быть использована величина прибыли выполнении заказа.

В более подробной постановке задачи формирования портфеля заказов в случае использования алгоритмов целочисленного программирования имеют следующую постановку.

Обозначим общее число поступающих заказов - N*, число принятых заказов -N. Общее число судов, используемых компанией, для выполнения заказов -М'.

Каждый имеющий номер / заказ О/ (/ = 1, 2,..., Л'*) может быть описан с помощью

набора

О, = <5|, Г01, Гц , Ра,, Ри , Т, Д, >, где 5/ - величина суммы фрахта (договорная стоимость исполнения заказа); Го/ - дата подачи судна под погрузку; Т\, - дата подачи судна под выгрузку; Ры - порт погрузки; Ри - порт выгрузки (порт назначения); Ъ, - вектор параметров заказа;

И/ - вектор дополнительных условий выполнения заказа.

Полагается, что И, = (гш,ги), где г01 - величина штрафа за один день опоздания судна с приходом в порт погрузки, ги - величина штрафа за один день опоздания с приходом судна в порт разгрузки; г, = (г,ь га), где :ц - вес груза (в тоннах), :,г - тип груза.

Сведения о состоянии включенного в портфель заказа I в момент времени / будем обозначать вектором 0,(/) (( = 1, 2, ..., Л^о,(/) = {о0,,ои(1),о21(1),о31(1)} ■ Его компоненты отражают текущее состояние заказа:

- о0, = 1, если заказ принят к исполнению;

- оы = 0, если заказ не принят к исполнению (продан другой компании);

- о„(<) = 0, если заказ не исполняется (контракт на выполнение заказа подписан, но компания не приступила к его выполнению);

- о„(г) = 1, если заказ исполняется;

- о 21 (0 =1, если заказ выполнен;

- о2, (г) = 0, если исполнение заказа прервано по каким-либо причинам (поломка судна, потеря груза и т.д.);

- о31 (I) - номер судна, исполняющего заказ.

Состояние судна у (/' = 1,2,..., Л/) в момент времени / будем задавать вектором гДО = Его основные

компоненты определяют состояние судна в момент /:

- г2; (/) = /, если судно исполняет заказ номер считаем, что судно начало

исполнять заказ с момента, когда оно пришло в порт погрузки за грузом заказа /'; =0, если судно свободно от исполнения заказов;

-зу (') = если судно на ходу в балласте;

2Ъ) (/) = 1, если судно на ходу с грузом;

(0 = если судно находится под погрузкой;

-4у(') = 1, если судно находится под разгрузкой;

г5; (I) = 0, если судно в состоянии ожидания без груза (из-за плохой погоды, из-за

отсутствия места для погрузки или разгрузки в порту и т.д.); -5;(') = если судно в состоянии ожидания с грузом;

~ т, где т номер порта отправления (это может быть либо порт разгрузки,

если судно вышло оттуда в новый порт для погрузки, либо порт разгрузки, если судно вышло после погрузки);

-7; (') = где п номеР порта назначения (порта разгрузки гаи порта погрузки для

исполнения заказа).

Общую прибыль от выполнения заказа можно представить в виде:

^-Ъ^+о-Е*»)*'}

1=1 ]=\ ¿.I

где - величина суммы фрахта (дохода) за исполнение заказа (стоимость исполнения заказа); г, - полученный доход от продажи заказа; Xу = 1, если заказ номер /' выполняет судно под номером ], или х^ = 0, если заказ номер / не выполняется судном под номером у; Су - затраты на выполнение заказа /' судном}.

Рис. 6. Структурная блок-схема алгоритма формирования портфеля заказов.

Для решения сформулированной задачи в работе предлагается применить алгоритм лексикографического перебора с фильтрующими ограничениями. Данный алгоритм отличается, с одной стороны, простотой в реализации и, с другой стороны, дает возможность синтезировать субопгимальные (рациональные) решения в пределах вычислительных сложностей и объемов вычислений, характерных для задач

формирования портфелей заказов для брокерских судовых транспортных компаний. Алгоритм основан на подходе прямого лексикографического (упорядоченного) перебора с отсечениями (фильтрами), учитывающими функциональные ограничения задачи. Структурная блок-схема алгоритма приведена на рис. 6.

При практическом применении методов дискретной оптимизации в реальных вычислительных процессах при принятии оптимальных решений в информационной управляющей системе брокерской компании Vinh Khang company использовались и другие, аналогичные методы, принадлежащие Болнокину В.Е., Саксонову Е.А., Нгуен Д. Тхань и др.

Далее рассматриваются некоторые результаты по оценке эффективности внедрения информационной управляющей системы в практической деятельности брокерской компании Vinh Khang company.

В течение 2012 - 2015 гг. в рамках технического и информационного перевооружения в брокерской компании Vinh Khang company интенсивно велись работы по внедрению

- общей управляющей информационной системы,

- комплекса программного обеспечения по автоматизации процессов формирования портфелей заказов, планирования и оперативного управления выполнения заказов.

В качестве основы для принятия решений использовался программный комплекс моделирования и оптимизации деятельности брокерской компании Vinh Khang company.

Предложенные математические модели и разработанные программы позволили существенно повысить эффективность принимаемых решений, увеличить объем обрабатываемых заявок на обработку грузов.

Ниже, на рис. 6, представлены графики модельной прогнозируемой прибыли и реальной прибыли брокерской компании Vinh Khang company. Прогнозные кривые были рассчитаны на момент времени января 2013 года.

Прогноз был достаточно эффективным до середины 2014 г., когда общий мировой рынок грузовых перевозок начал испытывать влияние очередной волны общего экономического кризиса.

Млн. USD

10 tr.USD

30 tr.USD

20 tr.USD

2013

2014

2015

январь

Рис. 6. Уровни модельной прогнозируемой и реальной прибыль компании Vinh Khang company Limited (- модельная прогнозируемая,........ реальная прибыль).

Из рис. 6 видно, что прибыль брокерской компании Vinh Khang company за период времени с 2013 по 2015 гг. увеличилась в 2 - 2.5 раза. Причины, способствующие этому, лежат, как в области хорошей мировой конъюнктуры в области морских перевозок в 20122013 гг., повышения общего уровня персонала брокерской компании Vinh Khang company, но также и связана с внедрением и использованием полного объема программного комплекса автоматизации деятельности компании. По мнению экспертов, именно за счет ввода полного объема программ автоматизации процессов формирования и выполнения заказов, было достигнуто около 50% увеличения прибыли.

Реальная прибыль за период с 2014 года за счет влияния мирового экономического кризиса ниже на 20% по сравнению с прогнозируемой прибылью.

В Приложении помещены материалы о практической деятельности типовой брокерской агентской компании Вьетнама совместно с компаниями грузоперевозчиками, а также документы о внедрении материалов диссертации.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В диссертационной работе на основе систематизации и обобщения имеющихся в современной научно-технической литературе теоретических и прикладных результатов решена актуальная задача создания системы планирования и управления совместной работой брокерских и судовых компаний Вьетнама, а также разработки математического и алгоритмического обеспечения процесса формирования портфеля заказов и алгоритмов реализации планов его исполнения.

В итоге проведенных в диссертации исследований получены следующие основные результаты и выводы:

1. Разработаны концептуальные и математические модели совместной деятельности объединенных брокерских, агентских и транспортных судовых систем, включая этапы формирования портфеля заказов и выполнения выбранных заказов.

2. Разработаны методы и алгоритмы управления объединениями брокерских, агентских и транспортных судовых компаний на основе систем планирования и оперативного управления технологическими процессами с дискретными критериями качества.

3. Определены основные элементы и принципы организации, состав и структура информационной системы современной брокерской компании. Описаны основные принципы организации и структура используемых баз данных.

4. Проведенный анализ и исследование работы объединенных брокерских, агентских и транспортных судовых компаний позволил выделить основные особенности, определяющие специфику работы компаний и показатели качества их работы. Показано, что в качестве основного интегрального показателя качества работы компаний, позволяющего объединить большое количество различных противоречивых критериев, можно использовать величину прибыли, на основе оптимизации которой и осуществляется управление.

5. Определено понятие портфеля заказов и сформулирована задача формирования портфеля заказов при долгосрочном и краткосрочном (оперативном) планировании деятельности объединенных брокерских, агентских и транспортных судовых компаний, как задача максимизации прибыли. Поведен анализ возможных подходов к решению

задачи формирования портфеля заказов, который, позволил установить, что наиболее приемлемым является решение рассматриваемой задачи как задачи целочисленного программирования.

б. Результаты диссертационной работы получили практического внедрение в ряде транспортных университетов и исследовательских институтов, а также на предприятиях Вьетнама, России, Китая. Математические модели и алгоритмы реализованы в виде методик и пакета прикладных программ. На базе методологии и алгоритмов в объединенной транспортной брокерской компании Vinh Khang company Limited под руководством автора разработана и сдана в эксплуатацию информационная управляющая система, позволяющая осуществлять планирование и управление брокерской компании Vinh Khang company Limited.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ

1. Болнокин В.Е., Мутин Д.И., Нго Ан Туан. Модели и алгоритмы адаптивного формирования вариантов управления производственными процессами в медицинских учреждениях

Системы управления и информационные технологии, 2014, No3.2(57), с. 213 - 218.

2. Болнокин В.Е., Мутин Д.И., Нго Ан Туан. Модели синтеза адаптивных систем управления нелинейными динамическими объектами на базе нейронной сети. Системы управления и информационные технологии, 2014, No3.1(57), с. 120 - 124. Публикация в международном журнале, входящем в Scopus

3. V. Е. Bolnokin, D. I. Mutin, Ngo Anh Tuan, A. D. Povalyaev. Models of adaptive control system design for nonlinear dynamic plants based on a neural network.

Journal "Automation and Remote Control", Springer, 2015, V. 76, № 3. ISSN: 0005-1179, pp. 493-499. http://link.springer.com/joumal/I0513/76/3?wt_mc=alerts.TOCjournals Монографии

4. Болнокин В.E., Мутин Д.И., Нго Ан Туан. Математические модели управления судовыми транспортными системами. -М.: Издательство «Перо», ISBN 978-5-00086-426-5 2015.-232 с.

Научные статьи и другие работы:

5. Кустов А.И., Нгуен Т.К.Т, Нго Ань Туан. Системно-интегрированный подход формирования организационных структур кластерного типа. УДК 519.223.42. Тар chi VISABA ( Hiep Hoi Dai Ly Moi Gioi Tau Bien Viet Nam) No. 5 (5), quy 4 näm 2014, trang 913, (Журнал VISABA Ассоциации брокерских компаний судовых агентств Вьетнама).

6. D.I. Mutin, Ngo Anh Tuan, Dánh giá chât Iuçmg mô hinh hóa các phân tù cúa các hç thóng xù Ii thông tin. Тар chi VISABA ( Hiep Hoi Dai Ly Moi Gioi Tau Bien Viet Nam) No. 2 (1), quy 1 näm 2015, trang 18-21. (Оценка качества моделирования системы обработки информации. Журнал VISABA Ассоциации брокерских компшшй и судовых агентств Вьетнама).

7. Ngo Tuan Anh. Phat trien mo hinh kinh doanh moi cua cang nuoc sau SITV Viet Nam. Luan van thac si. Truong Cong Nghe A chau ASian Institute of Technology - Thailand . 60 trang, thang 5 - 2013. (Развитие новой модели торгового взаимодействия государств, составляющих ассоциацшо SITV, включая Viet Nam. Диссертация на соискание ученой степени Магистр. Азиатский Институт технологий Тайланд).

8. Ngo Anh Tuan. Plurcmg huáng - ké hoach kinh doanh cong ty TNHH Thuong Mai Vinh Khang tir näm 2001 - 2005. 80 trang. (План производственной деятельности за период 2001 г. - 2005 г. Брокерская компания Vinh Khang Trading comp&y limited).

9. Ngo Anh Tuan. Phucmg hircrng - ke hoach kinli doanh cong ty TNHH Thuong Mai Vinli Khang tir nam 2006 - 2010. 73 trang. (План производственной деятельности за период 2006 г. - 2010 г. Брокерская компания Vinh Khang Trading compfhy limited)

10. Ngo Anh Tuan. Phucmg hudng - ke hoach kinh doanh cong ty TNHH Thuong Mai Vinh Khang tir nam 2011 - 2014. 65 trang. (План производственной деятельности за период 2011 г. - 2014 г. Брокерская компания Vinh Khang Trading compfhy limited).

11. Ngo Anh Tuan. Bao сйо t6ng Ш hoat dOng cong ty nam Cong ty cong ty TNHH Thuong Mai Vinh Khang tir nam 2001-2005. thang 12 nam 2005, 36 trang. (Отчет о производственной деятельности за период 2001 г. - 2006 г. Брокерская компания Vinh Khang Trading compfhy limited).

12. Ngo Anh Tuan. Bao сйо t6ng ket hoat dOng cong ty nam Cong ty cong ty TNHH Thuong Mai Vinh Khang tir nam 2006-2010. thang 12 nam 2010, 43 trang. (Отчет о производственной деятельности за период 2006 г. - 2010 г. Брокерская компания Vinh Khang Trading compfhy limited).

13. Ngo Anh Tuan. Ngo Anh Tuan. Bao cao tong ket ho^t dOng cong ty nam Cong ty cong ty TNHH Thuong Mai Vinh Khang tir nam 2011-2014. thang 12 nam 2014, 52 trang. (Отчет о производственной деятельности за период 2011 г. - 2014 г. Брокерская компании Vinh Khang Trading compfny limited).

14. Ngo Anh Tuan. Bao cao nghien cuu ve tinh hinh dai ly tau bien Viet Nam giai doan 20102014. Dai Hoi toan the Hiep Hoi Dai Ly Moi Gioi Tau Bien Viet Nam , thang 4-2014. 18 trang. (Научный доклад об изучении итогов и условиях деятельности судовых агентств Вьетнама в периоде 2010-2014 гг. Общее собрание Ассоциации брокерских компаний судовых агентств Вьетнама).

15. Ngo Anh Tuan. Bao cao dong gop ve sua doi bieu gia, phi ve linh vuc Hang Hai Viet Nam cho Bo GTVT va Bo TC , thang 11-2014. 15 trang. (Научный доклад об изменении и дополнении условий морской транспортировке Вьетнама, Министерство транспорта и Министерство финансов Вьетнама).

16. Ngo Anh Tuan. Bao cao dong gop ve sua doi Bo Luat Hang Hai Viet Nam. UB Phap Luat Quoc Hoi Viet Nam, Thang 4-2015, 16 trang. (Научный доклад о трактовке и применении изменений и дополнений Закона о морской транспортировке Вьетнама. Комитет законодательства и правовых актов Национального Народного собрания Вьетнама).

17. V.E. Bolnokin, Ngo Anh Tuan. Phucmg phap giai quyet vSn de xay d\mg danh myc don hang vgn tai bien. Tap chi VISABA (Hiep Hoi Dai Ly Moi Gioi Tau Bien Viet Nam) No. 4 (4), quy 4 nam 2014, trang 12-14. (Методы формирования заказов морской транспортировки. Журнал VISABA Ассоциации брокерских компаний судовых агентств Вьетнама).

18. Kustov A.I., Nguyen Thi Thanh Chi, Ngo Anh Tuan. Phucmg phap h? th6ng tich hgp xay di/ng ca ciu to chuc cong ty kieu cluster (cum cong ty). Tap chi VISABA ( Hiep Hoi Dai Ly Moi Gioi Tau Bien Viet Nam) No. 4 (5), quy 4 nam 2014, trang 8-12. (Системно-интегрированный подход формирования организационных структур кластерного типа. Журнал VISABA Ассоциации брокерских компаний и судовых агентств Вьетнама).

19. Bolnokin V.E., Mutin D.I, Ngo Anh TuSn. Мб hinh t6ng hop h? thong dieu khien thich nghi d6i tirgng dpng lire phi tuyen tinh dga tren mang neuran. Tap chi VISABA ( Hiep Hoi Dai Ly Moi Gioi Tau Bien Viet Nam) No. 1 (2), nam 2015, trang 15-18. (Модели синтеза адаптивных систем управления нелинейных динамическими объектами на базе нейтронной сети. Журнал VISABA Ассоциации брокерских компаний и судовых агентств Вьетнама).

20. V.E. Bolnokin, Ngo Anh Tuan. Мб hinh va thuat toan cac phucmg an quan ly thich nghi со sor у te. Tap chi VISABA (Hiep Hoi Dai Ly Moi Gioi Tau Bien Viet Nam) No. 1 (2), nam 2015, trang 11-14. (Модели и алгоритмы адативного управления процессами производства. Журнал VISABA Ассоциации брокерских компаний и судовых агентств Вьетнама).

Подписано в печать: 26.06.2015 Объём: 1,0 усл.п. л. Тираж: 100 шт. Заказ № 84/д Отпечатано в типографии «Реглет» 127055, г. Москва, Новослободская, д.20, стр.4 +7(495)971-77-88; www.reglet.ru