Введение к работе
Актуальность темы исследования.
Морской транспорт является самым удобным и экономичным видом транспорта при перевозке, различных видов грузов. С участием морских портов сегодня осуществляется около 60% внешнеторгового грузооборота России.
Неоспоримым преимуществом контейнерных перевозок является транспортировка негабаритных грузов. Поместив в контейнер груз особой формы, размера, определенной конфигурации, можно не только обеспечить его безопасность, но и удобство транспортировки.
Возрастающая сложность современных перерабатывающих терминалов и ужесточение требований к качеству переработки контейнерных грузов выдвигает задачу исследования этих процессов в стационарных и динамических режимах проектирования и эксплуатации терминалов.
При исследовании процессов переработки контейнерных грузов традиционно используются детерминированные модели процессов переработки грузов. Однако при использовании детерминированных моделей принимаются допущения, существенно идеализирующие процессы переработки грузов.
Исследование процессов переработки контейнерных грузов в динамических (переходных) режимах сталкивается с рядом трудностей, связанных с особенностями процессов переработки грузов, среди которых необходимо отметить следующие:
Сложность математических моделей процессов, представляющих собой стационарные Марковские случайные процессы со счетным множеством состояний.
Математические модели процессов переработки экспортно-импортных и каботажных грузов имеют свои специфические особенности. Так при переработке экспортно-импортных грузов считается, что ограничена только интенсивность прихода судов в порт, а не их число. Процессы переработки экспортно-импортных грузов являются моделями разомкнутых систем массового обслуживания (СМО). При перевозке каботажных грузов число судов всегда ограничено, и процессам переработки грузов всегда соответствует модель замкнутой СМО.
Указанные выше математические модели описываются дифференциальными уравнениями достаточно высокого (в отдельных случаях до восьмидесятого) порядка, что существенно усложняет процесс исследования процессов переработки контейнерных грузов в динамических режимах.
Поэтому возникает необходимость разработки полиномиальных моделей временных показателей качества процессов переработки контейнерных грузов в типовых динамических (переходных) режимах. Указанные полиномиальные модели получаются путем обработки квазиоптимальных планов и квазиортогональных планов вычислительного эксперимента на основе обобщенного метода наименьших квадратов.
В связи с этим целью исследования диссертационной работы является разработка вероятностных вычислительных и полиномиальных моделей, на основе которых осуществляется прогнозирование значений временных показателей качества процессов переработки контейнерных грузов в динамических (переходных) режимах.
В соответствии с указанной целью в работе сформулированы, обоснованы и решены следующие задачи:
1. Анализ особенностей процессов переработки контейнерных грузов на перегрузочных терминалах морских портов и существующих методов формализации и оптимизации этих процессов.
2. Разработка обобщенной вычислительной модели процессов переработки экспортно-импортных и каботажных грузов в динамических (переходных) режимах.
3. Синтез квазиоптимальных и квазиортогональных планов вычислительного эксперимента для определения полиномиальных моделей показателей качества исследуемых процессов в динамических режимах.
4. Разработка полиномиальных моделей временных показателей процессов переработки экспортно-импортных контейнерных грузов в типовых расчетных режимах.
Методы исследования. Методической основой и общей формальной базой диссертационного исследования служат теория вероятностей, теория массового обслуживания и теория планирования эксперимента.
Объектом исследования в диссертации является процесс переработки экспортно-импортных и каботажных контейнерных грузов на перегрузочных терминалах морских портов в динамических (переходных) режимах.
Предметом исследования диссертации являются теоретические разработки и практическая реализация вычислительных и полиномиальных моделей вероятностных процессов переработки экспортно-импортных и каботажных грузов.
Научная новизна полученных в диссертации результатов состоит в следующем:
1. Теоретически обоснована формализация процессов переработки контейнерных грузов в динамических режимах в виде моделей разомкнутой и замкнутой многоканальных систем массового обслуживания (СМО).
2. Разработана обобщенная вычислительная модель процесса переработки экспортно-импортных и каботажных грузов на контейнерных терминалах с учетом и без учета ограничений на длину очереди.
3. Произведен синтез квазиортогональных планов вычислительного эксперимента с целочисленными факторами минимизирующих интегральную оценку ошибки аппроксимации, для идентификации процессов переработки грузов в динамических режимах.
4. Разработаны полиномиальные модели временных показателей качества процессов переработки грузов в типовых расчетных режимах.
Практическая ценность. В результате проведенных исследований доказана целесообразность и эффективность использования теоретических разработок и предлагаемых вероятностных моделей для решения конкретных задач при прогнозировании процессов переработки контейнерных грузов в динамических (переходных) режимах с учетом изменения входных характеристик, к которым относятся коэффициент загрузки причала , число причалов , максимально возможное число судов в очереди и число каботажных судов .
Реализация работы. Основные научные и практические результаты диссертационной работы получены в рамках выполнения Программы Российской Академии транспорта «Транспорт России».
Полученные результаты доведены до алгоритмов и программного обеспечения, которое использовано при прогнозировании и оптимальном распределении ресурсов в ЗАО «Первая стивидорная компания».
Предложенные рекомендации апробированы и внедрены в учебном процессе Санкт-Петербургского государственного университета водных коммуникаций.
Апробация работы. Основные результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на VII юбилейной международной конференции «Инновации в науке и образовании 2009», II-ой Всероссийской научной конференции «Теория и практика системной динамики».
Публикации. По теме диссертации опубликованы 6 печатных работ, в том числе одна из статей опубликована в издании, имеющемся в перечне научных журналов ВАК Министерства образования РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложения. Общий объем работы составляет 150 страницы, в том числе 13 рисунков, 18 таблиц и список использованных источников из 99 наименований.
Похожие диссертации на Вероятностные модели процессов переработки контейнерных грузов в динамических режимах
