Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ системы гражданской авиации 8
1.1. Анализ состояния отрасли авиаперевозок и актуальных задач управления авиаперевозками 8
1.2. Анализ задач, возникающих в практике чартерных авиаперевозок 15
1.3. Макроэкономические и микроэкономические характеристики авиаперевозок 21
1.4. Планирование, менеджмент и эффективность чартерных авиаперевозок 34
Выводы по 1 главе 48
Глава 2. Исследование и разработка моделей управления чартерными авиаперевозками 49
2.1. Обзор методов принятия решений, используемых в процессе организации чартерных авиаперевозок 49
2.2. Выбор метода оптимизации количества экипажей для обслуживания чартерных рейсов 56
2.2.1 Метод прямого счета 57
2.2.2. Метод имитационного моделирования 67
2.2.3. Аналитический метод 71
2.2.4. Сравнение рассмотренных методов 72
2.3. Спектральный тест для обеспечения точности имитационного моделирования 73
2.4. Модель системы массового обслуживания парка самолетов авиакомпании 76
Выводы по 2 главе 83
Глава 3. Технология моделирования численности летного состава для чартерных авиаперевозок 84
3.1. Требования к информационным системам поддержки процесса оптимизации чартерных рейсов 84
3.2. Выбор инструментальных средств для имитационного моделирования 89
3.3. Решение задачи определения численности экипажей для выполнения чартерных рейсов . 103
Выводы по 3 главе 109
Заключение 110
Литература 134
- Анализ задач, возникающих в практике чартерных авиаперевозок
- Выбор метода оптимизации количества экипажей для обслуживания чартерных рейсов
- Спектральный тест для обеспечения точности имитационного моделирования
- Решение задачи определения численности экипажей для выполнения чартерных рейсов
Введение к работе
Актуальность темы
Авиационный транспорт - один из важнейших видов транспорта, важное звено экономической и социальной инфраструктуры страны.
Для России авиационный транспорт является фактором нормального функционирования рынков товаров и услуг, социального и экономического развития регионов, международных связей.
Существует необходимость обеспечения высокого технического уровня гражданской авиатехники с учетом постоянно возрастающих требований по безопасности полетов, совершенствования всей системы авиационных операций (организация перевозок и техническое обслуживание), а также снижения стоимости эксплуатации.
Система воздушного транспорта состоит из множества функционально связанных между собой объектов. Основными компонентами являются
система "экипаж - воздушное судно"
система управления воздушным движением
система технической эксплуатации
коммерческие службы.
В последние годы в сфере эксплуатации авиатранспорта появилась новая организационная форма - чартерные рейсы. Она быстро заняла заметное положение среди других форм перевозок.
Возникли и специфические задачи принятия управленческих решений в сфере чартерных авиаперевозок, экономико-математической и компьютерной поддержки этих задач, которые предлагается рассмотреть в этой работе.
Выбор темы исследования обусловлен важностью задач моделирования процессов эксплуатации авиатранспорта и в частности задачи оптимизации численности летного состава на чартерных рейсах и задачи технического обслуживания самолетов, что существенно влияет на экономические показатели работы авиакомпании.
Хотя в настоящее время известны разработки по отдельным направлениям функционирования авиапредприятий в рамках общих задач менеджмента фирм, существует необходимость в создании системы поддержки принятия управленческих решений и исследовании экономико-математических методов, необходимых на различных стадиях деятельности авиапредприятия, в том числе при выполнении чартерных рейсов.
Цель и задачи исследования.
Целью диссертационного исследования выступает создание системы поддержки процессов принятия решений по формированию летного состава и обслуживанию парка самолетов для проведения чартерных авиарейсов.
4 Для достижения сформулированной цели решается следующая основная задача
исследования: моделирование процесса организации чартерных авиаперевозок.
В соответствии с указанной целью в диссертации поставлены и решены следующие
основные задачи:
исследование основных компонент организации полетов как сложной системы, включающей совместные действия экипажа и наземных служб;
анализ основных характеристик чартерных рейсов, как нового быстро развивающегося сектора авиаперевозок;
анализ важнейших характеристик системы авиаперевозок, в частности, экономических отношений при выполнении авиаперевозок;
классификация процедур принятия решений и экономико-математических моделей для анализа численности экипажей при выполнении чартерных рейсов и организации обслуживания парка самолетов;
разработана математическая модель определения численности экипажей при выполнении чартерных рейсов;
разработан имитационный метод математического моделирования численности экипажей при выполнении чартерных рейсов;
разработаны модели систем массового обслуживания для парка самолетов авиакомпании;
определены требования к информационным системам авиапредприятий, позволяющие выполнять расчеты численности экипажей при выполнении чартерных рейсов;
проектирование имитационной модели численности экипажей при выполнении чартерных рейсов;
проектирование имитационной модели предполетного и послеполетного обслуживания самолетов.
Объект и предмет исследования
Объект исследования - процесс выполнения чартерных перевозок.
Предмет исследования - основные принципы и особенности экономико-математического моделирования в области организации чартерных перевозок
Методы исследования
Диссертационное исследование базируется на постулатах экономической теории и экономико-математическом моделировании.
Методологическую основу проведенного исследования составили работы отечественных и зарубежных ученых и специалистов в области экономики, менеджмента, систем поддержки принятия решений.
5 При работе над диссертацией использовались методы финансового
менеджмента, математические методы принятия решений, методы имитационного
моделирования, теории массового обслуживания и теории систем.
Научная новизна.
В диссертации дано новое решение актуальной экономической задачи создания
системы поддержки принятия решений для организации чартерных перевозок в
і гражданской авиации.
l Выполнено структурирование задач экономического анализа авиаперевозок на
основе теории маркетинга.
Обоснована эффективность метода имитационного моделирования для
оптимизации численности летного состава на чартерных рейсах в гражданской авиации по
сравнению с известными аналитическими методами расчета количества требуемых
экипажей.
Разработан алгоритм имитационного моделирования для нескольких потоков
требований, использующих общий ресурс. В отличие от пакетов прикладных программ
имитационного моделирования предложенный алгоритм рассчитан на произвольные
1 распределения вероятностей входных потоков требований.
Разработана программная система имитационного моделирования, позволяющая
* создать коррелированный поток требований для проведения множества чартерных рейсов.
Разработан интерфейс программы имитационного моделирования с
существующими системами организации авиаперевозок, не предусматривающий
' модификации последних.
Создан механизм ранжирования таких элементов моделирования, как самолеты и
^ экипажи, позволяющий согласовывать параметры чартерного рейса с данными об
Щ имеющихся у авиаперевозчика ресурсах, что отличает предложенную имитационную
модель от традиционных моделей, в которых объекты моделирования являются
взаимозаменяемыми.
Выполнено моделирование системы массового обслуживания парка самолетов
. авиакомпании и введено понятие насыщенной операции обслуживания, позволяющее
увеличивать пропускную способность системы путем совершенствования отдельных
операций обслуживания.
Практическая значимость
Основные положения, выводы и рекомендации диссертации могут быть
использованы в работе авиакомпаний, использующих нерегулярное воздушное
сообщение, в частности, чартерные перевозки, и в работе самостоятельных чартерных
авиакомпаний.
Также результаты исследования могут представлять интерес для
обоснования необходимости расширения рынка авиауслуг и, как следствие, снижение стоимости авиаперевозок.
*»
Разработанные модели и процедуры принятия решений ориентированы на использование в рамках современных информационных технологий, что стимулирует авиакомпании к их использованию.
Самостоятельное значение для применения имеют
1l - имитационная модель, позволяющая определять оптимальное число экипажей
для выполнения чартерных авиаперевозок
модель СМО для организации предполетного и послеполетного обслуживания самолетов
- диверсификация информационных систем
Апробация результатов исследования.
Разработанные модели и процедуры принятия решений были применены для
организации чартерных авиарейсов компании Sabra Tours Ltd. на регулярной основе по
маршруту Москва - Тель-Авив с октября 2000 года по настоящее время.
f В первой главе рассмотрена отрасль гражданской авиации в целом, как одна из
важнейших отраслей экономики России. Проведен анализ состояния и перспектив
1 развития отрасли. Рассмотрены основные задачи наземных и летных подразделений с
применением аппарата системного анализа.
Термин "чартер" обозначает зафрахтованное воздушное судно, либо его прокат на определенный рейс. Этот термин стал широко применяться в отношении воздушных судов, вся вместимость которых нанимается на определенный рейс, серию рейсов или период. С развитием этого вида международных и внутренних авиаперевозок термин "чартерный рейс" был введен в употребление и в настоящее время широко используется, как во внутриведомственной документации, так и в различных соглашениях и договорах. Этот термин относится к нерегулярным международным и внутренним авиаперевозкам, отвечающим соответствующим условиям.
\
г
Развитие чартерных перевозок повлекло за собой создание самостоятельных чартерных авиакомпаний, а также выделение авиапредприятиями, выполняющими регулярные полёты, специальных чартерных филиалов. Такие самостоятельные чартерные авиакомпании и филиалы, не будут членами ИАТА, могут свободнее маневрировать тарифами, а следовательно конкурировать с регулярными авиаперевозчиками.
Договор на чартерную перевозку заключается между заказчиком и перевозчиком.
Обязанности перевозчика состоят прежде всего в выделении необходимого количества самолетов с определением их типа и вместимости в зависимости от объема перевозки. Эти самолеты предоставляются одновременно или последовательно, что
7 указывается в специальном графике. В этом графике указываются дни полетов и время
полетов.
Международная практика регулирования чартерных перевозок позволяет выделить
4 основных типа перевозок
чартерные перевозки типа "специализированная группа",
чартерные перевозки типа "неспециализированная группа",
чартерные перевозки типа "инклюзив тур",
чартерные перевозки в личных целях.
При организации чартерных рейсов не заключается договор отдельной перевозки в отношении каждого пассажира, а продаётся вся вместимость самолёта (оптом), т.е. заказчик-организация, фирма или частное лицо (что бывает реже) - заключает договор на использование всей вместимости самолёта. При этом оговариваются определенные условия использования вместимости самолёта, учитывая его грузоподъёмность, технические возможности, целый ряд дополнительных факторов, связанных главным образом с обеспечением безопасности полета.
Заказчик, тот, кто заключил с перевозчиком соответствующий договор на перевозку, может использовать вместимость самолёта по своему усмотрению. Он может загрузить его полным количеством пассажиров, которые могут быть перевезены на данном типе самолёта, но может перевезти и другое меньшее количество. Общая стоимость перевозки от этого не изменится, потому что заказчик приобрел право использовать вместимость самолёта.
Рассмотрены важнейшие компоненты рынка гражданской авиации, такие как бизнес-план авиакомпании, доходы и издержки авиапредприятий, лизинг и аренда воздушных судов, маркетинг в гражданской авиации, основные фонды и оборотные средства, рентабельность авиатранспорта, система рыночного регулирования на авиатранспорте, инвестиции в гражданской авиации, ценообазование в гражданской авиации, рыночный потенциал авиакомпаний, эффективность авиапредприятия.
Обоснован вывод о том, что гражданская авиация характеризуется развитой системой рыночных отношений с широкой интеграцией в международную систему авиаперевозок.
В целом материал 1 главы содержит обоснование необходимости разработки системы принятия решений в области чартерных авиаперевозок.
Во второй главе исследуются математические модели, представляющие интерес для вышеупомянутой системы принятия решений. В первую очередь выполнен обзор экономико-математических методов и моделей, которые можно применить в рамках поставленных в работе проблем. Отмечено, что подавляющее число управленческих решений в области чартерных авиаперевозок принимается в условиях неопределенности,
8
что предопределяет ориентацию применяемых подходов на теорию
вероятностей, теорию массового обслуживания и смежные дисциплины.
Для детального математического анализа выбраны две задачи
- расчет численности экипажей для выполнения чартерных авиаперевозок,
) - расчет параметров системы предполетного и послеполетного обслуживания
самолетов.
Среди методов решения этой задачи следует назвать:
щ - метод прямого счета
имитационное моделирование
аналитический метод
Более подробно рассмотрены аналитический и имитационный методы. В результате сравнения трех представленных в этом параграфе подходов к определению оптимального количества экипажей для чартерных рейсов были выявлены преимущества метода прямого счета, которые заключаются в его наглядности. Однако он имеет серьезные недостатки
в условиях бурного роста чартерных рейсов все краткосрочные прогнозы
л содержат значительную ошибку и занижают число рейсов,
- метод не учитывает возможности использования на чартерных рейсах
* свободных постоянных экипажей с регулярных рейсов.
Преимущества имитационного моделирования состоят в понятности метода для менеджеров авиакомпании и привлечении к расчету только информации о чартерных рейсах.
Недостатком имитационного моделирования в приведенном выше варианте
Щі является обработка сведений только об одном рейсе, что не соответствует практической
В ситуации в авиакомпании. Однако имитационная модель такого класса в 3 главе
~ доработана, и число рейсов в модели теперь может быть произвольным, а сами
распределения вероятностей - коррелированы.
Аналитический метод имеет в нашем случае те же характеристики, что и имитационное моделирование, поэтому ему присущи те же преимущества и недостатки.
Дополнительным недостатком аналитического метода является возможность работы только с одним распределением вероятности.
Недостаток имитационного моделирования может быть преодолен и вообще имитационное моделирование может совершенствоваться в отличие от двух других подходов с целью приближения постановки задачи к реальной ситуации.
Самолеты нуждаются в предполетном и послеполетном техническом обслуживании, и проведение дополнительных чартерных рейсов усложняет работу
9
соответствующих наземных служб. Возможные усовершенствования в этой
сфере исследуются методами теории массового обслуживания.
Простейший случай технического обслуживания самолетов описывается одноканальной системой массового обслуживания с ожиданием.
Модификацию системы предполетного обслуживания следует производить путем перехода к сети массового обслуживания типа "звезда", когда центральное устройство определяет необходимый тип обслуживания, а одно из периферийных устройств фактически выполняет обслуживание.
Выполняемые заявки создают различную нагрузку для отдельных устройств сети массового обслуживания. С увеличением числа одновременно выполняемых заявок (т.е. количества устройств сети, занятых обслуживанием самолетов) у всех устройств будут расти значения коэффициентов использования. Устройство, которое первым достигнет значения коэффициента использования практически равного 1, станет создавать основные задержки для выполняемых заявок; оно называется насыщенным устройством. Для увеличения призводительности системы надо заменить насыщенное устройство на более быстродействующее, либо снизить нагрузку на него путем изменения структуры сети
В третьей главе показано, что российский рынок авиаперевозок сейчас достиг такого уровня, когда эффективное управление им стало невозможным без использования современных компьютерных систем и средств телекоммуникации.
Уже имеющиеся информационные системы хорошо приспособлены для решения задач прямого счета и плохо приспособлены для решения оптимизационных задач.
Можно назвать три фактора, оказывающие влияние на ускорение процесса внедрения компьютерных технологий на рынке авиаперевозок.
Во-первых, с помощью автоматизированных систем можно значительно увеличить качество информационного обслуживания всех участников процесса авиаперевозок. Во-вторых, система авиаперевозок выступает такой сферой национальной экономической системы, где информация играет решающую роль. Следовательно, должны развиваться способы оперативного предоставления информации участникам процесса авиаперевозок. В третьих, статистика функционирования рынка авиаперевозок бумаг, неизбежно накапливающаяся в информационных системах, позволяет профессионалам вести информационно-аналитическую работу и повышать обоснованность принимаемых решений, в том числе на основе современных экономико-математических и статистических методов.
Сопряжение существующих информационных систем на авиатранспорте с системами имитационного моделирования численности экипажей для выполнения чартерных рейсов предполагает, что из баз данных действующих информационных систем должна извлекаться следующая информация
- о выполненных за прошедший период чартерных рейсах с
подразделением на направления рейсов и условия их проведения,
об экипажах, их занятости, их квалификации, наличии у экипажей допусков на выполнение полетов в определенных направлениях,
о группах пассажиров, летавших на чартерных рейсах, их численности, условиях организации чартерного рейса, возможности полета группы в том же составе на чартерном рейсе в будущем.
Произведен выбор программной среды для выполнения операций моделирования обеих рассматриваемых в работе оптимизационных задач
Разработана технология моделирования численности экипажей для выполнения чартерных рейсов.
При написании диссертационной работы использовались материалы, которые отражены в списке литературы, включающем 85 наименований.
По теме диссертационного исследования опубликовано 3 работы общим объемом 1.0 п.л.
Анализ задач, возникающих в практике чартерных авиаперевозок
Когда выполняется регулярный или дополнительный рейс, то продаётся отдельная перевозка. Пассажир приходит и покупает билет. Может быть один, два, тридцать, сто пассажиров, каждый из них, приобретая билет, заключает договор перевозки с перевозчиком. При этом перевозчик получает за каждую такую перевозку определённую плату по тарифу. Общий доход от выполнения рейса будет зависеть от того, сколько перевозчик сумеет продать таких отдельных перевозок. То же самое в отношении грузов, в отношении почты.
Что же происходит при организации чартерных рейсов? Здесь не заключается договор отдельной перевозки в отношении каждого пассажира, а продаётся вся вместимость самолёта (оптом), т.е. заказчик-организация, фирма или частное лицо (что бывает реже) - заключает договор на использование всей вместимости самолёта. При этом оговариваются определенные условия использования вместимости самолёта, учитывая его грузоподъёмность, технические возможности, целый ряд дополнительных факторов, связанных главным образом с обеспечением безопасности полета. Заказчик, тот, кто заключил с перевозчиком соответствующий договор на перевозку, может использовать вместимость самолёта по своему усмотрению. Он может загрузить его полным количеством пассажиров, которые могут быть перевезены на данном типе самолёта, но может перевезти и другое меньшее количество. Общая стоимость перевозки от этого не изменится, потому что заказчик приобрел право использовать вместимость самолёта.
Воздушный кодекс Российской Федерации 1997 года содержит статью 104, согласно которой по договору фрахтования воздушного судна (воздушному чартеру) одна сторона (фрахтовщик) обязуется предоставить другой стороне за плату для выполнения одного или нескольких рейсов воздушное судно либо часть воздушного судна для воздушной перевозки пассажиров, багажа, грузов или почты.
Никаких других специальных норм, касающихся чартерных перевозок, кодекс не содержит. Следовательно, они регулируются общими нормами, относящимися ко всем перевозкам.
Появление чартерных рейсов вызывает рост предложения авиауслуг и, как следствие, снижение стоимости авиаперевозок. Этот факт можно проиллюстрировать данными о ценах билетов на рейсе Тель-Авив - Москва за ряд лет, показанными в табл.
Развитие чартерных перевозок повлекло за собой создание самостоятельных чартерных авиакомпаний, а также выделение авиапредприятиями, выполняющими регулярные полёты, специальных чартерных филиалов. Такие самостоятельные чартерные авиакомпании и филиалы, не будут членами ИАТА, могут свободнее маневрировать тарифами, а следовательно конкурировать с регулярными авиаперевозчиками.
Договор на чартерную перевозку заключается между заказчиком и перевозчиком. Обязанности перевозчика состоят прежде всего в выделении необходимого количества самолетов с определением их типа и вместимости в зависимости от объема перевозки. Эти самолеты предоставляются одновременно или последовательно, что указывается в специальном графике. В этом графике указываются дни полетов и время полетов.
Если выполняется цепочка рейсов (последовательные полеты), то перевозки происходят в течение определенного периода времени и необходимо установить общее число самолетов и рейсов. Рейсом считается полет одного самолета до пункта назначения и обратно.
Перевозчик берет на себя выполнение всех формальностей, относящихся к самолету и его экипажу, связанных со своевременным оформлением документов и выполнением необходимых технических процедур, определяющих нормальное выполнение полета. Для проведения полета необходимо получить разрешение на пролет соответствующих территорий, а экипаж должен обладать требуемой квалификацией и у всех членов экипажа должны быть необходимые для выполнения полета полностью оформленные документы. Для самолета должны быть в наличии необходимые судовые документы.
В отдельных случаях, когда это связано с дополнительными трудностями получения разрешения на пролет, получение такого разрешения может быть возложено на заказчика.
В обязанности перевозчика входит выдача пассажирам всех проездных документов. Но эти обязанности могут быть возложены и на заказчика (по соглашению сторон), особенно если этот полет выполняется между пунктами в тех странах, где у перевозчика нет своих представительств или агентов по продаже перевозок.
В обязанности заказчика, то есть той организации, которой потребовалась чартерная перевозка, входит сосредоточение всех пассажиров и багажа (а если речь идет о перевозке грузов, то груза) в аэропортах отправления, отдельно по каждому аэропорту, с указанием срока до вылета самолета. Этот срок определяется исходя из специфики конкретного аэропорта и возможностей аэропорта по выполнению посадки пассажиров и всех операций по обслуживанию грузов.
В обязанности заказчика входит контроль наличия у пассажиров всех необходимых документов на въезд в страну следования.
В отношении грузов заказчик отвечает за наличие соответствующих разрешений на ввоз, вывоз и следование груза транзитом.
Должна быть определена полная стоимость чартерной перевозки, причем оговариваются комиссионные платежи всем контрагентам, участвующим в оформлении перевозки.
Стоимость чартерной перевозки обычно указывается в валюте платежа. Определяющим фактором при вычислении стоимости является летное время, необходимое для выполнения чартерной перевозки. За основу вычисления стоимости летного времени принимается стоимость одного летного часа, которая зависит - от типа самолета, - от конъюнктуры соответствующего рынка авиаперевозок, - от условий коммерческих соглашений между авиапредприятиями, - от практики выдачи разрешений на выполнение чартерной перевозки, - от эксплуатационных расходов, которые дифференцируются по различным регионам пролета. Все расходы, не связанные с проведением чартерной перевозки, оплачивает заказчик. Это относится, например, к наземным перевозкам пассажиров и экипажа из города в аэропорт и обратно. Заказчик, после уплаты чартерной цены, никаких дополнительных расходов не несет. Он не оплачивает - сборы за посадку самолета, - стоимость горючего, которым самолет заправляется
Выбор метода оптимизации количества экипажей для обслуживания чартерных рейсов
Известно, что временные ряды достаточно полно описывают динамику экономических процессов. Они имеют ряд показателей уровня, которые определяют состояние системы (процесса) в некоторые, например, равноотстоящие один от другого, моменты времени. Однако, анализ экономических процессов на основе теории случайных процессов имеет ряд ограничений. Так, например, в ряде случаев каждый показатель уровня динамики экономических процессов определяется лишь одним временным рядом (т.е. ограниченным числом точек). Известно, что на базе аналитических моделей или информации, которую эти модели дают, можно определить значения показателей прогнозируемого процесса. При этом "экстраполяция тенденций в будущее" - это достаточно распространенный метод прогноза. Этот метод позволяет найти точечное значение прогноза. Поэтому перспективные оценки вычисляются в форме интервалов, которые могут определяться, например, качественным анализом информации о ситуациях на рынке авиаперевозок и результатом модельного прогноза. Другая возможность нахождения упомянутых интервалов может быть основана на статистических данных и на базе параметров, которые дает математическая модель прогноза.
Далее представляется необходимым отметить ряд особенностей процесса прогнозирования объема чартерных перевозок.
Практически все экономико-математические методы прогнозирования объема чартерных перевозок используют временные ряды (дающие начальную информацию). Эти ряды описывают последовательные наблюдения за процессом изменения количества перевозок с течением времени. Следовательно, использование именно временных рядов, а не случайных выборок, вносит принцип порядка в последовательность их наблюдений.
Так, например, в статистическом наборе данных изменение совокупностей данных, следующих друг за другом, не меняет основных характеристик всего набора данных. Однако, в случае использования временных рядов любая перестановка уровней ряда может привести к образованию другой совокупности, имеющей иные обобщенные характеристики. Принято считать, что для статистического набора данных количество информации в совокупности случайных данных пропорционально объему самой совокупности. В случае временных рядов это не так. Дело в том, что уровни временных рядов, вообще говоря, зависимы. Если начальный временной ряд, составленный по значениям некоторого показателя за больший период времени, заменить данными за меньший период времени, то это не ведет к уменьшению объема информации.
Наоборот, подобная замена иногда дает информацию, которая вообще не имелась в уровнях данного показателя за больший период времени. Указанная особенность использования временных рядов существенна именно для рассматриваемой информации, так как значимость любого уровня временного ряда определяется его нахождением во временном ряду. Эта значимость становится все меньше и меньше с удалением уровня от начального момента прогноза. Таким образом, увеличение ряда, обусловленное увеличением времени наблюдения, как правило, не дает увеличения объема информации (тем более, пропорционального кратности большего и меньшего периодов наблюдения).
При этом все показатели, характеризующие динамику изменения количества чартерных рейсов, должны описываться каждый своим временным рядом.
Наряду с этим, в работе [23] анализируется ряд других особенностей временных рядов, которые значительно усложняют анализ корреляций и регрессий. Например, долговременные тенденции, регулярные периодические колебания, автокорреляции, линейная зависимость между временными рядами различных показателей данного процесса и др.
Все это существенно затрудняет применение аппарата временных рядов и их анализа на базе математической статистики и теории вероятностей. Дело в том, что для временных рядов не являются существенными и предположения о статистической независимости и отсутствии корреляций между независимыми совокупностями наблюдений, в случае неограниченного роста их числа.
Поэтому моделирование на базе временных рядов предполагает применение к ним специальных процедур, ведущих к возможности применения к ним методов корреляционного и регрессионного анализов, что помогает находить ряд динамических характеристик.
Очевидно, разработка конкретной модели прогнозирования количества чартерных рейсов и возможность ее применения в данной ситуации, решается только тогда, когда решен вопрос ее соответствия желаемому прогнозу реальной ситуации на рынке авиаперевозок. При этом точность модели, определить которую очень трудно, не столь важна. Более важным моментом является соответствие модели прогнозируемой величине, то есть ее соответствие тем задачам, которым подчинен процесс прогноза. В работе [40] точность моделирования определена как величина отклонения предсказания модели от его идеального значения. Сами понятия ошибки моделирования и идеального значения должны определяться в зависимости от конкретной модели определенного предмета прогноза. Если показатель прогноза моделируется временным рядом, то точность прогноза в этом случае - это разность между значениями фактического членавременного ряда и прогнозируемым значением того же самого члена (его дает расчетная модель).
Поскольку не существует критерия определения наилучшей модели прогноза, точно также и точность моделирования должна оцениваться некоторыми численными критериями. При этом идеальным значением может быть лишь единственная реализация прогноза, то есть лишь один временной ряд для каждого отдельного показателя прогноза.
Считается [37,35], что эффективность прогнозирования связана с удачным прогнозом первичных величин. Качество последних сильно зависит от начальных данных. Так как процессы в экономике, как правило, представляются единственной реализацией, то она должна быть начальной для получения первичных данных прогноза.
Временные ряды можно разложить на: 1) систематическую составляющую (тренд и циклическая компонента) 2) случайную составляющую
Систематическая составляющая, то есть ее компоненты, может моделироваться детерминированными функциями. Если эти функции хорошо описывают систематическую составляющую, то, исключив ее, мы во временном ряду оставим только лишь последовательные значения случайной составляющей. Они описывают случайный процесс, который есть следствие объективных факторов, влияние которых в данный период весьма незначительно. Те факторы, которые незначительно влияют сейчас, могут в будущем быть определяющими и наоборот. Поэтому прогнозирование должно быть непрерывным, и модели прогноза должны постоянно корректироваться.
Известно, что прогноз первичных величин является интуитивным, так как во всякой теории имеются начальные допущения, математически необоснованные. В литературе имеется ряд критериев проверки правильности сделанных предположений. 1. Стремление автокорреляционной функции случайной последовательности к нулю при возрастании времени. 2. Соответствие распределения случайной последовательности нормальномузакону. Данная проверка может быть только приближенной, так как набор случайных чисел, которые описывают остаточную компоненту, невелик.
Модели прогнозирования количества чартерных рейсов, которые базируются на одномерных временных рядах, можно разбить на два вида: адаптивные и кривые роста. Оба вида моделей используют один фактор - времени (как независимую переменную). 1. Метод кривых роста описывает временные тенденции с помощью гладких временных функций.
Спектральный тест для обеспечения точности имитационного моделирования
Рынок авиаперевозок сейчас достиг такого уровня, когда эффективное управление им стало невозможным без использования современных компьютерных систем и средств телекоммуникации [8,48].
Прогресс в области применения компьютерных технологий на авиатранспорте обусловлен в значительной мере тем, что к настоящему моменту имеется богатейший мировой опыт по разработке таких технологий и внедрению их на авиалиниях по всему миру.
Проблемы построения крупных информационных систем являются производными от требований бизнеса. Во многом потому, что все эти проекты являются очень дорогими и рассчитаны на длительный срок эксплуатации, наиболее важные решения, принимаемые на самых ранних этапах разработки систем, должны вырабатываться не столько техническими специалистами, сколько высшими руководителями компаний.
Во многом из-за игнорирования этого обстоятельства уже имеющиеся информационные системы хорошо приспособлены для решения задач прямого счета и плохо приспособлены для решения оптимизационных задач.
Повышение удельного веса экономических приложений привело к усилению информационных систем до уровня систем поддержки принятия управленческих решений [83,84]. В связи с этим в информационных системах выделились две взаимосвязанные части - оперативная информационная система и информационная система менеджера. Они предъявляют нетрадиционные требования к управлению данными, что делает необходимым применение таких новых информационных технологий, как хранилища данных (data warehouse), сложный анализ данных (data mining), интерактивная аналитическая обработка (OLAP).
В этот список следует добавить и средства для генерирования данных в форматах, необходимых экономико-математическим моделям.
Большое количество практически используемой информации хранится в форматах морально устаревших информационных систем - файловых и иерархических. Проблеме извлечения данных из таких систем приходится уделять определенное внимание.
Можно назвать три фактора, оказывающие влияние на ускорение процесса внедрения компьютерных технологий на рынке авиаперевозок.
Во-первых, с помощью автоматизированных систем можно значительно увеличить качество информационного обслуживания всех участников процесса авиаперевозок. Во-вторых, система авиаперевозок выступает такой сферой национальной экономической системы, где информация играет решающую роль. Следовательно, должны развиваться способы оперативного предоставления информации участникам процесса авиаперевозок. В третьих, статистика функционирования рынка авиаперевозок бумаг, неизбежно накапливающаяся в информационных системах, позволяет профессионалам вести информационно-аналитическую работу и повышать обоснованность принимаемых решений, в том числе на основе современных экономико-математических и статистических методов.
Сильное влияние на многие перспективные направления развития в области управления воздушными перевозками оказывают общие тенденции развития информационных систем. Существуют четыре главные тенденции распределение и децентрализация ресурсов управления информацией; неоднородность компонентов информационных систем; развитие стандартов; включение моделирования реального мира в информационные системы. Распределение и децентрализация являются взаимосвязанными тенденциями в развитии информационных систем
Разукрупнение аппаратного обеспечения компьютеров (если заимствовать термин, обычно применяемый к персоналу) стало причиной появления малых но размерам, однако весьма мощных процессоров и компьютерных систем, которые стали жизнеспособной альтернативой большим системам. Такие вычислительные системы от настольных персональных компьютеров и рабочих станций до систем среднего класса - обычно связываются с помощью коммуникационных средств, например локальных вычислительных сетей (Local Area Networks, LAN), чтобы обеспечить коллективные вычислительные мощности на том же или па более высоком уровне, чем при централизованных больших информационных системах недавнего прошлого.
Распределению вычислительных ресурсов сопутствует значительно большая децентрализация управления, чем было обычно в централизованной среде, при которой центр данных, как правило, имел сильный контроль над ресурсами большой вычислительной системы. Такая ситуация по-прежнему сохраняется пока для компонентов больших вычислительных систем во многих крупных авиакомпаниях. Однако настольные персональные компьютеры (ПК) и рабочие станции наряду с системами среднего класса на уровне подразделения авиакомпании обеспечили значительно большую степень управления ресурсами для отдельных пользователей.
Одним из позитивных аспектов децентрализации является более высокая степень динамичности во многих областях применения вычислительной техники в авиакомпаниях, таких, как установка и разработка приложений, подключение периферийных устройств, расширение информационной системы и т.д.
Негативная сторона, однако, заключается в том, что быстрое увеличение числа приложений, находящихся в личной собственности пользователей (например, личных копий систем электронных таблиц или программного обеспечения систем баз данных для ПК), приводит к утрате контроля над данными. Отдельные пользователи имеют более быстрый доступ к тем данным, которыми они "владеют", чем они имели бы при централизованно управляемых ресурсах, и они могут легко и быстро при необходимости создавать новые данные.
Однако имеются тенденции к возникновению весьма трудных проблем, связанных с непротиворечивостью коллективных данных организации в целом, поскольку отсутствует, например, синхронизация обновления данных и существует полное замешательство относительно того, "кто, чем владеет и где это находится".
Распределение и децентрализация имеют непосредственное отношение к управлению базами данных и управлению информацией. Хотя большинство авиакомпаний до сих пор имеет основанные на больших вычислительных системах корпоративные информационные системы с централизованным управлением информацией, наблюдается и интенсивный рост с середины 80-х гг. в области создания систем на уровне подразделений авиакомпаний для специфических приложений и в использовании настольных ПК с персональными приложениями, включающими системы управления базами данных.
Фактически управление базами данных, обработка текстов, управление электронными таблицами и графика стали представлять так называемую большую четверку горизонтальных приложений ПК. Менее массовую группу приложений составляют списки рассылки, персональные базы данных, списки клиентов - перечень персонализированных приложений (и личных данных персонала) продолжает расти.
Решение задачи определения численности экипажей для выполнения чартерных рейсов
Исходя из этих соображений, период моделирования в данном случае составляет 100 недель. 2. В данной реализации задачи моделирования предусмотрено участие менеджера в процессе моделирования, который в каждом случае определяет число постоянных экипажей для выполнения чартерных рейсов. Действуя по специальной методике, описанной ниже, менеджер способен найти оптимальное решение быстрее, чем при обычном переборе вариантов. Кроме того, вблизи точки оптимума суммарные издержки отличаются друг от друга довольно-таки незначительно, и менеджер должен остановить процесс моделирования, когда наступит такой момент. 3. Из информационных систем ряда авиапредприятий необходимо получить выборку сведений по чартерным рейсам интересующих нас направлений за достаточно большой промежуток времени в прошлом, чтобы сформировать распределения вероятностей для чартерных пассажиропотоков. 4. Хотя модель и позволяет выполнять привлечение дополнительных экипажей обезличенно, в данном случае реализовано взаимодействие с базой данных о реальных доступных для авиакомпании экипажах. Это позволяет отбирать для моделирования экипажи с наличием допуска на конкретные рейсы и с наличием виз по всему маршруту. Среди доступных экипажей реализовано ранжирование по этим факторам. Менеджер, производящий моделирование, может расширять список факторов, проверяемых при ранжировании.
Процесс выполнения программы моделирования начинается с импорта сведений о ранее состоявшихся чартерных рейсах на интересующих нас направлениях из информационных систем авиакомпаний, работавших в прошлом на этих направлениях. На этой основе вычисляются частоты выполнения в прошлом отдельных рейсов, и эти тенденции проецируются на будущий интервал моделирования. Данные о частотах (вероятностях) интересующих нас чартерных рейсов содержат корреляционные связи, поскольку некоторые обратные рейсы могли быть также чартерными и некоторые чартерные рейсы имели закольцованную структуру. Для каждого направления чартерных рейсов на основе известного теперь распределения вероятностей вычисляются границы случайных чисел, попадание в которые означает реализацию при моделировании конкретного рейса на конкретном направлении. 102 В рамках цикла по чартерным рейсам формируется распределение вероятностей для предложения дополнительных летных экипажей путем импорта информации из баз данных авиакомпаний аналогично тому, как огранизовано вычисление распределения вероятностей для чартерных рейсов. Вычисляются необходимые границы для датчика случайных чисел. Хотя на этой стадии дополнительные экипажи при моделировании могут быть взаимозаменяемыми, на этой стадии экипажи удобно ранжировать в соответствии с требованиями допуска к проведению полетов и наличия у экипажа необходимых виз. Затем организуется цикл по неделям периода моделирования и с помощью датчика случайных чисел реализуется ситуация с чартерными рейсами для одной произвольной недели. Рассматриваемая ситуация может иметь три исхода - Дополнительные экипажи не требуются - Дополнительные экипажи требуются, но их достаточно для выполнения всех чартерных рейсов и авиапредприятие не понесет убытков - Дополнительные экипажи требуются, но их недостаточно для выполнения всех чартерных рейсов и авиапредприятие понесет убытки В каждом из трех возможных случаев подсчитываются доходы, расходы и убытки и производится суммирование соответствующих величин.
После просчета всего периода моделирования для одного рейса, в соответствии с принципами реализации модели происходит переход к моделированию множества ситуаций следующего рейса и т. д. Основной табличный материал, получаемый в ходе имитационного моделирования приводится ниже. Теоретические результаты 2 главы показывают, что функция издержек одной недели имеет один минимум в зависимости от количества постоянных экипажей. Эту величину (количество постоянных экипажей) менеджер, реализующий программу моделирования, должен указать в начале работы программы моделирования. Хотя для этой цели можно многократно реализовать модель для числа постоянных экипажей из множества { 1, 2, 3, 4 }, предлагается бинарный метод поиска минимума, заключающийся в следующем. Необходимо выбрать число Т(1), заведомо большее, чем число постоянных экипажей, реально допустимое исходя из ситуаций с чартерными рейсами, имевшими место в прошлом. Вычислим Т(2) равное Т( 1)/2, округленному в меньшую сторону. Необходимо выполнить 2 эксперимента с программой моделирования для числа постоянных экипажей Т(2) и Т(2)+1, и по результатам эксперимента определить наклон функции издержек. Если наклон указывает на наличие минимума в первой половине интервала, то в качестве Т(3) принимается Т(2)/2, округленное в меньшую сторону. Затем необходимо выполнить 2 эксперимента с программой моделирования для числа постоянных экипажей Т(3) и Т(3)+1, и по результатам эксперимента определить новый наклон функции издержек. Если наклон указывает на наличие минимума во второй половине интервала, то в качестве Т(3) принимается (Т(1)+Т(2))/2, округленное в меньшую сторону. Затем необходимо выполнить 2 эксперимента с программой моделирования для числа постоянных экипажей Т(3) и Т(3)+1, и по результатам эксперимента определить новый наклон функции издержек. Этот процесс повторяется несколько раз и в каждом случае вдвое сокращается интервал поиска минимума функции издержек. В конечном счете, интервал сводится к единице, и требуемый минимум будет найден.
