автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Повышение устойчивости работы морского порта за счет внедрения современных информационных технологий

Общая характеристика работы.

Глава 1. Анализ проблем повышения устойчивости работы морских портов.

1.1. Литературно-аналитический обзор проблемы.

1.2. Анализ использования современных информационных технологий крупнейшими портами мира.

1.3. Особенности технической реализации информационных систем (на примере порта Новороссийск),.,.

Глава 2. Механизмы повышения устойчивости работы морского порта

2.1. Анализ структуры информационного потока порта.

2.2. Влияние современных информационных технологий на устойчивость работы морских портов.

Глава 3. Экономико-математическое обоснование устойчивой работы морского порта.

3.1. Объективные предпосылки для разработки модели устойчивой работы морского порта.

3.2. Модель устойчивой работы морского порта.

3.3. Критерии устойчивой работы морского порта.

Глава 4. Концепция организации АИС.

4.1. Анализ развития морских информационных систем.

4.2. Анализ основных технических характеристик аппаратуры АИС.

4.2.1. АИС-транспондер.

4.3. Структура морской сети АИС.

Глава 5. Новый уровень безопасности мореплавания и устойчивости работы порта с инфраструктурой АИС.

5.1. Повышение точности проводки судна по фарватеру при использовании АИС.

5.2. Создание информационно-измерительного модуля контроля на базе АИС.

5.3. Повышение эффективности управления морским портом за счет ЛИС.

Актуальность темы. В настоящее время, когда объемы международных сделок и торговли ежегодно увеличиваются, порты всё более становятся узловыми центрами пересечения разнородных транспортных путей. Для успешного функционирования порты берут на вооружение не только логистику и новые методы перевалочной обработки грузов, но и вынуждены приспосабливаться к требованиям новых информационных и коммуникационных технологий. Поскольку они связывают между собой морской и сухопутный транспорты и являются своеобразными преобразователями транспортных потоков, и от устойчивости их работы, в конечном счете, зависит успех и точность интермодальной доставки грузов «от двери до двери».

Вопросам устойчивости сложных систем посвящено большое число научных статей и книг, в которых излагаются разные методы исследования устойчивости применительно к конкретным задачам. В частности, общая теория устойчивости сложных систем, применимая к математическим моделям самых разнообразных типов, развита французским математиком Р.Томом.

Устойчивость сложных систем, к которым относятся морские порты, является свойством, отражающим одну из основных сторон их успешного существования (функционирования), и в этом отношении она зависит от комплекса многих слагающих её показателей. Так, существенное влияние на устойчивость работы морского порта оказывают такие составляющие, как система управления движением судов, электронный документооборот, система защиты информации, качество программного обеспечения и техническая надежность компьютерной сети. Таким образом, дальнейшее развитие портов возможно только благодаря глубокой информатизации их внутрисистемной структуры.

Проблема повышения устойчивости работы морских портов за счет глубокой информатизации внутрисистемной структуры приобретает особую актуальность в последние годы в связи с проводимыми в рамках ИМО работами по пересмотру Главы 5 «Навигационная безопасность» Конвенции по охране человеческой жизни на море (COJ1AC). Кроме того, в ближайшее время начинается внедрение на морском флоте принципиально новой автоматической информационной (идентификационной) системы (АИС). Внедряемая АИС будет иметь три основных предназначения:

- для обмена навигационными данными между судами при их расхождении в море и стоянках на якоре в портах;

- для передачи данных о судне и его грузе в береговые службы при его плавании в районах с обязательными сообщениями;

- для передачи с судна навигационных данных в береговую СУДС и обеспечения более точной и надежной его проводки в зоне действия системы.

Подписав после 1991 года все международные документы, регламентирующие порядок судоходства в мире и определяющие современное развитие автоматизированной информационной системы, Россия взяла на себя совокупность обязательств перед мировым сообществом. Однако, приступать к информатизации портов приходится в условиях, когда в стране не решены еще многие проблемы развития телекоммуникационных систем.

При этом выявленные проблемы требуют оперативного научно-исследовательского анализа и экспертной оценки решений в научно-исследовательских организациях, ведущих тщательное наблюдение за работой по созданию экспериментальных и опытных информационных систем. Подобный подход был использован при создании информационной сети ГМССБ на Юге России. Предварительная научно-исследовательская проработка всех аспектов и оперативный научный анализ на всех этапах создания сети ГМССБ позволил решить проблему обеспечения качества работы данной сети. Данный опыт, несомненно, необходимо использовать при создании Автоматизированной информационной системы Юга России, внедрение которой должно быть завершено в 2003 - 2005 годах. Для успешной реализации данного проекта, как показывает опыт создания информационной сети ГМССБ, необходимо сначала провести научно-исследовательскую проработку моделей сети АИС с учетом особенностей региона (географических, экономических, климатических), разработать экономико-математическое обоснование оптимального согласования существующего информационного комплекса с внедряемой информационной системой, а по мере развития системы - осуществлять оперативный научный анализ выявленных проблем. Таким образом, актуальность проведения научных исследований влияния информационной системы на устойчивость работы морского порта (на примере создания сети АИС в порту Новороссийск), а также интеграция внедряемой информационной системы с существующими не вызывают сомнения.

Объект исследования. Объектом исследования является автоматизированная информационная сеть порта Новороссийск, как фактор обеспечения устойчивой работы современного порта.

Предмет исследования. Предметом исследования является структурный анализ информационных потоков морского порта с целью выбора концепции информационной сети в порту Новороссийск и обеспечение ее совместимости с действующими береговыми информационными системами.

Цель исследования. Целью диссертационной работы является решение проблемы повышения устойчивости работы морского порта в условиях внедрения новых информационных систем. Для достижения данной цели необходимо было решить следующие задачи:

- анализ структуры информационных потоков «судно-порт» и «порт-судно»;

- рассмотрение механизмов повышения устойчивости работы морского порта;

- исследование структуры документооборота и каналов передачи информации морского порта;

- разработка экономико-математического обоснования устойчивой работы морского порта в условиях внедрения АИС;

- анали складывающейся концепции сети АИС порта Новороссийск с учетом геополитических, климатических, географических и экономических особенностей;

- разработка алгоритма универсального информационно-измерительного модуля контроля за операцией швартовки-отшвартовки в морском порту в условиях порта Новороссийск на базе автоматизированной информационной системы.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие новые научные результаты:

1. Выяснено влияние впервые создаваемой в стране экспериментальной автоматизированной информационной системы на устойчивость работы морского порта. Разработаны механизмы повышения устойчивости работы морского порта.

2. Предложено модельное экономико-математическое обоснование устойчивой работы морского порта.

3. Разработана модель универсального информационно-измерительного модуля контроля за операцией швартовки на примере порта Новороссийск на базе автоматизированной информационной системы на морском транспорте.

Научная достоверность и обоснованность результатов, защищаемых в настоящей работе, состоит в том, что все теоретические исследования, проектные разработки и практические реализации и внедрения основаны на использовании известных аналитических средств современной науки (теорем, законов, методов) традиционных ее отраслей: математики, экономики, радиотехники, системотехники.

Практическая ценность. Теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы при создании отдельных частей сети АИС в порту Новороссийск и согласованы с техническими возможностями действующих и проектируемых портовых информационных систем. Предложенное в работе экономико-математическое обоснование оптимального развития информационной инфраструктуры может быть использовано для предварительного анализа внедрения сети АИС в других портах.

Внедрение результатов работы. Теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы при выполнении федеральной программы развития сети АИС на юге России (при разработке экспериментального района АИС в МАП Новороссийска) и при планировании развития информационной инфраструктуры ОАО «Новорослесэкспорт» (последнее подтверждается акром внедрения, см. Приложение №2).

На защиту выносятся следующие научные положения диссертации:

1. Механизм повышения устойчивости работы порта Новороссийск в условиях внедрения в процессы обработки грузов новых информационных технологий, совместимых с будущими портовыми АИС.

2. Экономико-математическое обоснование оптимизации информационной инфраструктуры порта Новороссийск в условиях внедрения портовой сети АИС.

3. Модель информационно-измерительного модуля контроля за операцией швартовки, использующая новые возможности будущей портовой сети АИС.

Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертации апробированы на региональных научно-технических конференциях, проходивших в МАПН по проблемам создания ГМССБ и АИС порта Новороссийск, а также докладывались на всероссийских и региональных научных конференциях и опубликованы в 14 докладах и статьях. Научный вклад соискателя в разработку защищаемых положений диссертации определяющий.

Заключение и общие выводы

Диссертационная работа явилась итогом научно-исследовательской работы автора в рамках крупной Федеральной программы развития Южного региона России, включавшей в себя создание сети ГМССБ вдоль Азово-Черноморского морского района РФ, зон высокоточной навигации на Чёрном и Азовском морях, а также современных информационных систем (типа АИС) в портах. В работе рассмотрены механизмы расширяющие спектр применимости Автоматизированной информационной системы в порту Новороссийск, что позволило на качественно новом уровне решать задачи повышения устойчивости работы морского порта.

В диссертации решены следующие научные и практические задачи (на примере порта Новороссийск):

- выявлена структура информационных потоков «судно-порт» и «порт-судно», определяющих мощность и динамику развития информационного комплекса АИС порта;

- определена роль информационного комплекса в обеспечении устойчивости морского порта и рассмотрены механизмы повышения устойчивости его работы;

- проведено исследование структуры документооборота и каналов передачи информации морского порта и оценена информационная производительность необходимого оборудования;

- выполнено экономико-математическое моделирование развития информационной инфраструктуры морского порта в условиях внедрения АИС, обеспечивающей устойчивость роста производительности порта;

- предложена концепция согласования сети АИС с информационным комплексом лесного порта Новороссийска (результат внедрен, см. Приложение №2);

- на примере модели универсального информационно-измерительного модуля контроля за операцией швартовки в морском порту рассмотрены новые возможности повышения устойчивости функционирования отдельных портовых технологий на базе автоматизированной информационной системы;

- обосновано влияние впервые создаваемой на Юге РФ автоматизированной информационной системы на устойчивость работы Новороссийского морского порта.

1. Tom Р. Теория морфологичесих структур./ Перевод на русский язык изд. «Мир», 1972.

2. Том Р., Зиман Е. С. Теория катастроф./ Перевод на русский язык изд. «Мир», 1975.

3. Полянцев Ю.Д., Киселев А.В. О пересмотре концепции развития АСУ «Морфлот» в современных условиях./ Сб. науч. тр.: Союзморниипроект. М.: В/О «Мортехинформреклама», 1989. - 3 - 10 с.

4. Полянцев Ю.Д. Проблемы информатизации морского транспорта./ Сб. науч. тр.: Союзморниипроект. -М.: В/О «Мортехинформреклама», 1991. -3-12 с.

5. Полянцев Ю.Д. Некоторые вопросы исследования транспортных потоков. / Сб. науч. тр.: Союзморниипроект. М.: Транспорт, 1969. вып. 23.

6. Фролов Б.Д. Взаимодействие АСУ «Морфлот» с транспортными организациями других отраслей./ Сб. науч. тр.: Союзморниипроект. М.: В/О «Мортехинформреклама», 1991. - 21 - 27 с.

7. Ю.Горелик Н. А. Разработка экспертной, системы формирования инвестиционной политики на морском транспорте./ Сб. науч. тр.: Союзморниипроект. -М.: В/О «Мортехинформреклама», 1991.-16-21 с.

8. З.Бакаев А.А., Михалевич B.C. Экономико-математическое моделирование деятельности флота и портов./ М.: Транспорт, 1986. - 287 с.

9. Бакаев А.А. Экономико-математические модели планирования и проектирования транспортных систем./ Киев: Техника, 1973. - 219 с.

10. Михалевич B.C. Последовательные алгоритмы оптимизации и их применение./ Кибернетика, 1965, №1, - 45-56 с.

11. Михалевич B.C., Шор Н. 3. Численные решения многовариантных задач по методу последовательного анализа вариантов./ Науч.-методические материалы экономико-математического семинара. М.: ЛЭММ АН СССР, 1962. вып. №1,-15-42 с.

12. Мовшович С.М., Овсиенко Ю.В. Об определениях и применениях норматива эффективности капитальных вложений./ Экономика и математические методы, 1977, вып. №4, т. 13, - 631 - 647 с.

13. Кочура С.Н. Комплексная оптимизация мощностей предприятий и транспортных расходов на сетях специального вида./ В кн.: Автоматизированные системы управления на транспорте. Киев: Ин-т кибернетики АН УССР, 1981. - 50 - 59 с.

14. Бакаев А.А., Кочура С.Н. К вопросу о комплексном развитии морских портов и распределении грузопотоков между ними./ В кн.: Информационные модели функционирования транспортных систем. Сб. науч. тр. Киев: Ин-т кибернетики АН УССР, 1982. - 3 - 12 с.

15. Бут И.В. Новороссийская бора и её теория./ М.: 1940.

16. Бурман Э.А. Местные ветры./ Гидрометиздат, Л.: 1962.

17. Врангель Ф.Ф. Новороссийская бора и её теория./ СПб.: 1876.

18. Коростелев Н.А. Новороссийская бора./ Записки Имп. Академии наук, т. 15, № 2.

19. Красюк B.C. Методические рекомендации по оценке экономической эффективности краткосрочных морских прогнозов./ Гидрометиздат, М.: 1980.

20. Лыткина И.И. Климатические особенности Новороссийской боры./ Гидрометиздат, М.: 1984.

21. Мастерских М.Л. Методическое пособие по составлению прогноза фронтальной боры./ Гидрометиздат, Л.: 1960.

22. Мастерских М.А. О защите морских судов от боры в Новороссийском порту./ Гидрометиздат, М.: 1996.

23. Руководство по краткосрочным прогнозам погоды. Часть 1./ -Гидрометиздат, Л.: 1986.

24. ЗО.Чернякова А.П. Северо-восточные штормы на Чёрном и Азовском морях при перемещении циклонов с Малой Азии на юго-восток Черного моря./- Труды Укр. НИГМИ, №12, М. 1958.

25. Панамарев Г.Е., Попов В.В., Демьянов В.В., Кашицин В.В., Иванова С.Е. Аспекты развития морских районов Юга России обособлением транспортно-экономического статуса Новороссийского района./ Сб. трудов междун. конференции. С.-П.: 1997. - 9 с.

26. Панамарев Г.Е., Попов В.В., Демьянов В.В., Михалик М.А. Критерии ИМО к развитию сети ГМССБ Азово-Черноморского побережья России./ Сб. научных трудов НГМА (вып.2). Новороссийск: 1997. - 9 с.

27. Панамарев Г.Е., Иванов А.Ю., Цой А.А., Попов В.В., Демьянов В.В. Перспективы использования EDI технологии в системах морского транспорта./ Сб. научных трудов НГМА (вып.2). Новороссийск: 1997. - 5 с.

28. Панамарев Г.Е., Иванов А.Ю-, Цой А.А., Попов В.В., Демьянов В.В. Анализ существующих системы EDI в порту Роттердам./ Сб. научных трудов НГМА (вып.2). Новороссийск: 1997. - 4 с.

29. Панамарев Г.Е., Иванов А.Ю., Цой А.А., Попов В.В., Демьянов В.В. Перспективы создания электронной системы Новороссийского транспортного узла./ Сб. научных трудов НГМА (вып.2). Новороссийск: 1997. - 5 с.

30. Панамарев Г.Е., Ерыгин В.В. Концепция компьютерной сети морской академии./ Материалы первой региональной научно-практической, социально-экономические и экологические аспекты транспортного развития южных регионов России. Новороссийск: 1998. - 2 с.

31. Панамарев Г.Е., Демьянов В.В. Механизмы повышения устойчивости работы морских портов./ Сб. научных трудов НГМА (вып.4). -Новороссийск: 1999.-3 с.

32. Панамарев Г.Е., Демьянов В.В. Методика расчета оптимального развития информационной инфраструктуры морского порта./ Сб. научных трудов НГМА (вып.б). Новороссийск: 2000. - 4 с.

33. Панамарев Г.Е., Белобородов А.С. Глобальная система позирования GPS./ Сб. научных трудов НГМА (вып.5). Новороссийск: 2000. - 3 с.

34. Демьянов В.В., Панамарев Г.Е. Модель развития и модернизации капитала. / Сб. научных трудов НГМА (вып.6). Новороссийск: 2001. - 4 с.

35. Панамарев Г.Е., Демьянов В.В. Модуль автоматизированной системы контроля за операцией швартовки./ Сб. научных трудов НГМА (вып.6). Новороссийск: 2001. - 2 с.

36. Панамарев Г.Е., Герман-Шахлы Ю.Г., Подопригора М.М. Расширение возможностей портовых АИС, в обеспечении безопасности швартовки судов к выносным причальным устройствам./ М.: ВИНИТИ, 2001.-19 с.

37. Сб. материалов Всероссийской конференции «Новая Россия -транспорт и земная ноосфера» (НОО 2000)./ - Новороссийск: НГМА, 2000. - 6-8 с.

38. Демьянов В.В. Эвалектика ноосферы./- Новороссийск, ч. 3, 2001.

39. Концепция региональной образовательной политики порта Новороссийск, 1998.-41 с.

40. Демьянов В.В., Попов В.В. Научное осмысление опыта создания информационной сети ГМССБ на Юге России./ Ростов-на-Дону, Новороссийск: РАТ-НГМА, 1999. - 640 с.

41. Попов В.В. Проблемы обеспечения безопасности судоходства путём создания больших морских и портовых систем связи. (Автореферат докторской диссертации). / Москва: Союзморниипроект, 2000.

42. Попов В.В. Управление работой порта и портовой деятельностью./ -Новороссийск: НГМА, 1997. 138 с.

43. Попов В.В. Морская администрация порта Новороссийск: проблемы и решения./ Морской флот, Мб, 1997. - 8 с.

44. Попов В.В. Проблемы,.управления новороссийским портом в рыночных условиях (часть 1)./ Бюлл. трансп., инф., №4, 1997. 5 с.

45. Попов В.В. Проблемы управления новороссийским портом в рыночных условиях (часть 2)./ Бюлл. трансп. инф., №5, 1997. 10 с.

46. Гуцуляк В.Н., Попов В.В. Правовой и экономический анализ деятельности современного морского порта (на примере порта Новороссийск)./ -Новороссийск: НГМА, 1998. 154 с.

47. Попов В.В. Пособие по ценообразованию портовых сборов./- Новороссийск: (НГМА) 1999. 147 с.

48. Попов В.В. Автоматизированная информационная система морских администраций портов Юга России./ М.: «Транспорт», 1999. - 149 с.

49. Попов В.В., Кондратьев С.И. Информационный аспект обеспечения транспортной безопасности в портовых регионах Юга России./ Москва: ВНТИЦ, Материалы первой международной конференции «Информация и российское общество», 1999, - 52-54 с.

50. Научное обоснование предложений, содержащихся в «указаниях» по определению ветро-волнового режима./ Союзморниипроект, 1980 г., арх.№33275.

51. Шепетова В.И. Современное состояние теории расчёта времени ожидания судами освобождения причалов./ ГИИВТ: 1981.

52. Баскин А.С., Москвин Г.И. Береговые системы управления движением судов./ М. Транспорт, 1986.

53. Бухановский И.Л. Радиолокационные методы судовождения./ М. Транспорт, 1970.

54. Гудзий В.И. Навигационное обеспечение безопасной проводки судов на криволинейных фарватерах ограниченной ширины с использованием береговых РЛС, Автореферат диссертации на соиск. учен. степ. канд. техн. наук./ -Л. ЛВИМУ, 1981.

55. Международная Конвенция по охране человеческой жизни на море 1974 года (СОЛАС-74) с Протоколом 1978 года и последующими поправками, ИМО.

56. Международная Конвенция о подготовке и дипломированию моряков и несении вахты 1978 года, пересмотренная в 1995 году. (ПДМНВ-78/95), ИМО.

57. Международная Конвенция по предотвращению загрязнения моря с судов 1973 года с Протоколом 1976 года (МАРПОЛ-73/ 78) и последующими поправками, ИМО.

58. Конвенция о защите Чёрного моря от загрязнения 1952 года, Бухарест.

59. Система управления движением судна. «Tranzas». / С.-П., 1998.

60. Резолюция ИМО MSC. 74(69) Annex 3 «Рекомендации по технико-эксплуатационным требованиям к универсальным судовым АИС». Май 1998.

61. Материалы XIV Конференции Международной Ассоциации Маячных Служб (МАМО IALA)./- С.-П., июнь 1998.

62. Аблязов К.А., Вильчинская О.В. Использование информационных систем в логистике./ Межвуз. сб. научн. трудов. Краснодар: Кубанский гос. Технологический университет, 1997. -79 - 80 с.

63. Соискатель ^—Панамарёв Г.Е.