Методология оперативного планирования работы речного грузового флота в современных условиях (21.02.2011)

Автор: Платов Александр Юрьевич

- допустимое множество альтернатив.

будет также определяться в процессе функционирования ДМРФ при выполнении определённого условия. Таким условиям может быть: отклонение фактической дислокации от плановой, изменение плана перевозок, вход нового судна (или судов) в зону прогноза, проход судов через точки регулирования, к которым относятся пункты обработки и гидроузлы, а также произвольно заданные географические пункты. Перечёт также может быть осуществлён по желанию лица, принимающего решения.

Таким образом, метод расчёта календарного плана представляет собой динамический процесс принятия решений и сам, по существу, является моделью процесса непрерывного планирования, рис. 5. Поэтому такую схему планирования можно называть непрерывной не только на основании способа её применения по второму принципу системы планирования, но также и по особенности алгоритма расчёта календарного плана работы флота.

. Схема расчёта календарного графика движения

Динамический процесс, при котором определяется КГД, можно представить также в функциональной форме

- оператор перехода, что при дискретизации времени позволяет представить данный процесс как процесс функционирования конечного автомата Мили, причём для вычисления всех операторов используется имитационная модель работы флота.

является отдельной задачей, алгоритм решения которой описан в диссертации. Именно это множество описывает зону прогноза (набор судов, для которых возможен прогноз), набор возможных назначений, предельные значения продолжительности рейса и временные «окна», в которых свободны причалы для каждого судна и назначения.

задаётся лицом, принимающим решения. Для автоматизированного решения задачи (14) используется следующий эвристический алгоритм.

1. Выбрать грузопоток с наименьшей долей отправленного груза.

которых содержит номер пункта, соответствующий выбранному грузопотоку, провести рейсовую оптимизацию по критерию w через варьирование ходового времени и выбрать судно с наибольшим значением функционального критерия w. При выборе могут использоваться также и иные приоритеты. Если нет судов, пригодных для данных грузопотоков, то выход.

3. Если список нерассмотренных грузопотоков не пуст, перейти к 1. Иначе, если список неназначенных судов не пуст, перейти к 1, начав рассмотрение грузопотоков сначала.

, которая определяется как матрица пар чисел

- оптимальная норма времени следования судна m-го типа на n-ом грузопотоке, час.

Матрица расстановки пересчитывается при любом изменении корреспонденции перевозок и служит не только для объёмного планирования, но и для построения приоритетов в назначении судов при решении задачи (14). Для вычисления матрицы расстановки решается следующая задача. Максимизировать критерий

при ограничениях

, времени обработки и времени ожиданий. Последнее вычисляется с помощью статистического моделирования или по норме.

. Внутренняя задача решается с помощью описанной в диссертации целочисленной модификации схемы аппроксимации Фогеля, а внешняя – с помощью обычного метода покоординатного поиска.

Необходимой составляющей в методологии НТП является ДМРФ, для построения которой автором диссертации предлагается представить работу системы шлюзов, портов, каналов, водных путей как функционирование агрегативной системы, состоящей из специальных элементарных транспортных агрегатов (Т-агрегатов) двух видов: Т-серверов, моделирующих операции перевозочного процесса, и Т-диспетчеров, формирующих рейсовые задания судам. Элементарность Т-агрегата означает, что любой технологический процесс может быть смоделирован с помощью некоторой последовательности элементарных агрегатов. То есть на роль Т-сервера не может подойти, например, такой объект, как порт, так как набор операций в порту для состава и самоходного судна отличаются, и, следовательно, этот набор может быть разложен на составляющие. Каждый Т-сервер выполняет только одну транспортную операцию: грузовую, ходовую и т.д. Выделение элементарных агрегатов позволяет механически выстраивать процесс любого типа. Именно это обстоятельство обеспечивает ДМРФ возможность её автоматизации.

Построение модели любого агрегата требует описания состояния агрегата, оператора выхода и оператора перехода. Наиболее просто определяется Т-сервер.

можно представить в виде списка переменной длины

Заявка описывается как совокупность

- список Т-серверов, TD — Т-диспетчер, который управляет данной заявкой. Список Т-серверов представляет собой технологическую карту рейса судна. Такие карты готовятся заранее в специальном файле и являются в некотором роде аналогом базовой схемы использования флота, которая использовалась при автоматизированном расчёте графика движения.

. Из заявок, которые находятся в ожидании, поставить на обработку те, для которых это возможно, и определить время окончания операции. Если входной сигнал – управляющий, то изменить конструктивные параметры Т-сервера в соответствии с содержанием этого сигнала.

состояния Т-сервера.

Наиболее сложно устроен Т-диспетчер, на которого возлагается задача назначения судна на рейс и построения для данного рейса списка Т-серверов.

Состояние Т-диспетчера опишем как совокупность

- матрица расстановки. Сам грузопоток характеризуется пунктами отправления и назначения, видом груза, объёмом перевозки и сроками предъявления груза.

Оператор перехода Т-диспетчера осуществляется по следующему алгоритму. При поступлении заявки на вход, расформировать её и установить для соответствующего судна в списке состояния Т-диспетчера состояние «свободно». При изменении в корреспонденции перевозок пересчитать матрицу расстановки. Вызвать собственный оператор выхода.

заявки вызвать оператор перехода. Изменить параметры в списке состояния Т-диспетчера.

, в котором определяется раннее время окончания операции. Для данного Т-сервера вызывается оператор выхода. Если модельное время меньше времени планирования, то цикл продолжается. Иначе модель останавливается.

Моделирование работы Т-серверов за пределами достоверного прогноза осуществляется либо с помощью статистического моделирования, либо по нормам, если отсутствует информация об интенсивности судопотоков. В диссертации показано, что для статистического моделирования времени операций гораздо более адекватным оказывается гамма-распределение, а не распределение Эрланга, которое использовалось в работах С.М. Пьяных.

Необходимым элементом ДМРФ является модель водных путей (МВП), с помощью которой задаются координаты судов и объектов инфраструктуры, а также определяются маршруты следования и их характеристики. При всей важности построения МВП этот вопрос практически не освещён в литературе. Характерно, что после книги В.И. Савина по автоматизированному расчёту графика движения (изд. 1968 г.), такие модели в отечественной литературе более не излагались, за исключением кратких описаний в работах А.С. Бутова и Е.М. Шапошникова. За рубежом МВП строились в работах М. Bernard, S. Heisey, K. Hofseth, R. Males, D. Moser, C. Rogers. На практике автором диссертации долгое время применялась неопубликованная МВП, в разработке и реализации которой участвовали сотрудники ВЦ пароходства «Волготанкер» и, в частности, Н.Е. Клюкин. В диссертации предлагается МВП, объединяющая следующие положительные черты модели Н.Е. Клюкина и В.И. Савина соответственно:

- возможность рассчитывать параметры маршрута не только на речных, но и морских, озёрных и смешанных маршрутах, причём параметры маршрута (течения, глубины) корректируются в зависимости от периода;

- использование неориентированного графа-дерева для описания структуры речных участков, что обеспечивает простой алгоритм составления цепочек водных путей.

Соединяя МВП с методом разделения водного пути, получаем универсальный метод для подготовки всех необходимых при расчёте данных, описывающих путевые условия и географию плавания.

Описанная методология НТП составила ядро технического проекта автоматизированной системы непрерывного планирования, созданного в 2004 г. группой разработчиков для АО «Волготанкер» и принятого к внедрению.

Для вычисления критерия w в выражениях (14) и (17) в диссертации построена система показателей эффективности перевозочного процесса. Существующая система эксплуатационных и экономических показателей разрабатывалась с 20-х годов в трудах С.П. Арсеньева, А.П. Баракина, К.А. Гаринова, А.П. Ирхина, В.П. Миронова, А.А. Союзова и с конца 50-х принципиально не изменялась. Эта система не выражает в явной форме те стороны перевозочного процесса, которые имеют прямое отношение к оценке конкурентоспособности: срок доставки груза, под которым понимается промежуток времени от момента назначения на погрузку первого судна до окончания выгрузки последнего судна, и затраты на перевозку. При этом отсутствие «идеального» значения показателей, строго говоря, позволяет лишь сравнивать между собой управленческие решения и организацию перевозок, но не даёт возможности оценить, насколько полно используется флот при текущих условиях эксплуатации. Кроме того, математические свойства упомянутых показателей, а именно: размерность и разный диапазон значений, затрудняют их использование в качестве целевых функций в методах оптимального ПРФ. Поэтому в диссертации при расчёте КГД предлагается использовать всего два безразмерных показателя, что в целом соответствует ключевым показателям, разработанным для оценки логистических систем в работах M. Christopher и H. Kernler.

Показатель срока доставки имеет вид:

- продолжительность простоев и ожиданий, час.

Показатель срока доставки практически совпадает с фундаментальным логистическим показателем степени непрерывности, а при некоторых условиях он прямо пропорционален величине валовой производительности работы флота.


загрузка...