Введение к работе
Актуальность темы исследований. Важное место в единой транспортной системе России принадлежит внутреннему водному транспорту. На него возложены функции по обеспечению транспортного обслуживания районов Крайнего Севера и приравненных к нему территорий. Внутренний водный транспорт играет важную роль в международном транспортном сообщении и является связующим звеном между морским и континентальным транспортом.
Порты, как пункты стыка различных видов транспорта, обеспечивают перегрузку грузов с одного вида транспорта на другой и хранение их, позволяют нейтрализовать неравномерность работы различных видов транспорта, осуществляют переформирование грузопотоков, накопление нужных партий грузов.
Функционирование транспортного комплекса в настоящее время связано с рядом проблем. Основные фонды портов и транспортный флот за годы реформирования экономики оказались невостребованными. Деятельность предприятий внутреннего водного транспорта признается неэффективной. Решение проблемы повышения эффективности речных портов затрудняется сезонностью производства и оказания услуг, связанной с особенностями географического положения России. Все острее возникает потребность в поиске путей совершенствования методов управления, которые позволили бы равномерно распределить поступления доходов от различных видов деятельности порта в течение всего года.
Учитывая сезонность оказания услуг, связанных с водным транспортом и возможность накапливать некоторые грузы для реализации их в межнавигационный период, речные порты необходимо отнести к особому классу резервирующих обслуживающих систем.
Математические модели, предлагаемые в данном исследовании, могут использоваться для проектирования систем управления перегрузочными комплексами речных портов и для разработки управленческих программ по повышению эффективности работы предприятий с явно выраженным фактором сезонности в их работе. Поэтому создание математического и алгоритмического обеспечения резервирующих систем на основе современных математических методов является актуальной задачей.
Целью диссертационной работы является разработка математического и алгоритмического обеспечения систем автоматизированного управления погрузочно-разгрузочных комплексов речных портов, позволяющих повысить эффективность сервисной деятельности предприятий внутреннего водного транспорта с учетом сезонности оказания услуг и возможности резервировать оказываемые транспортные услуги впрок.
В рамках указанной цели необходимо решение ряда задач:
-
Выполнить анализ речных портов как разновидности управляемых резервирующих обслуживающих систем.
-
Определить структуру перегрузочного комплекса речных портов как объекта управления.
-
Разработать математические модели систем, резервирующих требования на обслуживание.
-
Обосновать выбор метода оптимизации резервирующих систем на примере перегрузочного комплекса речного порта.
-
Разработать алгоритмы управления перегрузочными комплексами речных портов с развитой функцией резервирования грузов.
Объектом исследования являются технологические процессы, происходящие в перегрузочных комплексах речных портов и системы управления этими процессами с учетом сезонности в работе и возможности резервировать некоторые грузы.
Предметом исследования являются математические модели, алгоритмы и информационное обеспечение автоматизированного управления указанными технологическими процессами.
Методы исследования. При решении поставленных задач использовались системный подход, методы математического моделирования, основанные на теории массового обслуживания, методы теории вероятностей и математической статистики (методы проверки статистических гипотез), математический аппарат оптимизации, методы имитационного моделирования.
Научная новизна и положения, выносимые на защиту:
-
Выявлены особенности функционирования речных портов как отдельного класса резервирующих обслуживающих систем, отличающихся сложной структурой, состоящей из нескольких подсистем (фаз), обслуживающих поступающие требования, и способные создавать резерв для окончательного выполнения этих требований в периоды отсутствия внешнего потока заявок.
-
Разработаны общие математические модели указанных резервирующих систем, как систем массового обслуживания (СМО), отличающиеся тем, что учитывают как особенности каждой отдельной фазы обслуживания, так и имеющиеся взаимосвязи между фазами.
-
Построена рабочая модель перегрузочного комплекса речного порта, отличающаяся тем, что учитывает сезонность в его работе и возможность создавать резервы грузов, требуемых круглогодично.
-
Построена математическая модель СМО, располагающей двумя обслуживающими каналами разной производительности, работающими по принципу взаимопомощи, отличающаяся тем, что позволяет оценить показатели эффективности работы всей системы как в случае работы только одного из имеющихся каналов, так и в случае работы обоих каналов.
-
Разработаны алгоритмы и программное обеспечение, имитирующие работу резервирующих систем и позволяющие найти оптимальные условия для наибольшей эффективности их работы. Разработанные алгоритмы отличаются тем, что учитывают такие особенности резервирующих систем как периодическая смена числа работающих фаз (сезонность), возможность создавать «резерв» требований после их частичного обслуживания для окончательного выполнения в периоды, когда отсутствует внешний поток заявок.
Практическая ценность работы заключается в создании математического и алгоритмического обеспечения автоматизированных систем управления перегрузочных комплексов речных портов, позволяющих решать задачи по повышению эффективности управления работой предприятий с явно выраженным фактором сезонности в их работе.
Результаты исследования внедрены в работу Филиала «Котласский порт» ОАО «Северное речное пароходство», ООО «Росречинфоком», отдельные положения диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры Естественнонаучных и технических дисциплин Котласского филиала ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций».
Апробация работы. Основные научные и практические результаты диссертационной работы были представлены и одобрены на межрегиональных и международных конференциях, в том числе:
II, III, IV межрегиональные научно-практические конференции «Проблемы развития транспортной инфраструктуры Европейского Севера России» (г.Котлас, 2006 г., 2008 г., 2010 г.);
Международная научно-практическая конференция «Водный транспорт России: инновационный путь развития» (г.Санкт-Петербург, 2010 г.);
Первая межрегиональная научно-практическая конференция студентов и аспирантов «Провинциальный город: проблемы и перспективы» (г.Котлас, 2011 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ в научных журналах и сборниках, из которых 3 статьи в периодических изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и приложений. Общий объем работы составляет 151 страницу, включая 15 рисунков, 13 таблиц и список использованных источников из 94 наименований.
