Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ проблем повышения устойчивости работы морских портов 11
1.1. Литературно-аналитический обзор проблемы 11
1.2. Анализ использования современных информационных технологий крупнейшими портами мира 26
1.3. Особенности технической реализации информационных систем (на примере порта Новороссийск);... 34
Глава 2. Механизмы повышения устойчивости работы морского порта 41
2.1. Анализ структуры информационного потока порта 41
2.2. Влияние современных информационных технологий на устойчивость работы морских портов 55
Глава 3. Экономико-математическое обоснование устойчивой работы морского порта 70
3.1. Объективные предпосылки для разработки модели устойчивой работы морского порта 70
3.2. Модель устойчивой работы морского порта 73
3.3. Критерии устойчивой работы морского порта 80
Глава 4. Концепция организации АИС 85
4.1. Анализ развития морских информационных систем 85
4.2. Анализ основных технических характеристик аппаратуры АИС . 91
4.2.1. АИС-транспондер 95
4.3. Структура морской сети АИС. 105
Глава 5. Новый уровень безопасности мореплавания и устойчивости работы порта с инфраструктурой АИС 117
5.1. Повышение точности проводки судна по фарватеру при использовании АИС. 117
5.2. Создание информационно-измерительного модуля контроля на базе АИС. 129
5.3. Повышение эффективности управления морским портом за счет АИС. 138
Заключение и общие выводы 144
Список литературы 146
Приложения 152
- Анализ использования современных информационных технологий крупнейшими портами мира
- Влияние современных информационных технологий на устойчивость работы морских портов
- Модель устойчивой работы морского порта
- Анализ основных технических характеристик аппаратуры АИС
Анализ использования современных информационных технологий крупнейшими портами мира
Порт Роттердама - один из крупнейших портов мира, в 1999 году обработал 292 миллиона тонн груза. Его объем обработки грузов за 1998 год равнялся сумме объемов обработки грузов в портах Гамбурга, Бремена, Антверпена, Лондона и Гавра.
Основные клиенты порта Роттердама - MAERSK, Р&О, OCL, NOL, NEDLLOYD, HANJIN, EAC и другие. Для того чтобы обработать громадный объем транспортного информационного потока между различными компаниями, с применением EDI, была создана портовая коммуникационная система INTIS (International Transport Information System - Международная Транспортная Информационная Система). INTIS является совместным предприятием, учрежденным городом Роттердамом, деловыми кругами и Датской почтовой и телекоммуникационной службой (РТТ Telecom) в 1985 году, для создания и эксплуатации коммуникационной и информационной сетей. Будущее порта зависело от успешного создания коммуникационной инфраструктуры данных. Так как в портовой сфере должны взаимодействовать между собой различные участники и виды транспорта, то INTIS учредил сеть, стандартизованные сообщения и разработал программные средства для присоединения к сети. Любой подписчик системы INTIS имеет доступ к обширной сети пользователей EDI и может посылать свои сообщения по сети и получать сообщения, адресованные ему. INTIS имеет связь с международными сетями General Electric и IBM. Таким образом, абоненты INTIS могут общаться в международном масштабе. Например, любая компания может послать транспортный документ в компанию в Гонконге, которая подключена к INTIS. Этот документ посылается через РТТ Telecom к IBM сети, которая направляет далее его к адресату в Гонконге. Со дня основания в 1985 году INTIS начал развивать стандартные сообщения совместно с подобными организациями: DISH в Великобритании, DEDIST в Скандинавии и SEAGHA в Бельгии.
Набор семи транспортных сообщений был разработан совместно INTIS Роттердама, Ассоциацией EDI Великобритании, DEDIST Швеции и SEAGHA Бельгии. Правление UN EDIFACT одобрило эскиз этих сообщений. Набор охватывает следующие сообщения: временный контракт на перевозку, контракт на перевозку, ответ, инструкции по перевозке, коносамент, изменение расписания и наряд на фрахт. Эти сообщения годятся для всех форм транспорта: морского, железнодорожного, воздушного и автомобильного.
INTIS был сконструирован, как гибкая система. Фундаментальный принцип, на котором основывается работа INTIS, - потребность развивать открытую систему, которая позволяет применение операционных систем UNIX, VMS и MSDos и коммуникационных протоколов, таких, как Х.400. Много компаний уже работают с существующими системами, и они хотят находиться в коммуникации с другими компаниями без изменения своих собственных систем. Для того, чтобы присоединиться к INTIS сети, компаниям нужны только персональные компьютеры, которые являются коммуникационными средствами для этого. INTIS использует электронную почтовую систему Dutch РТТ, известную как Memocom, и персональные компьютеры, служащие главным звеном коммуникационной цепи между различными партиями. Для присоединения к INTIS существуют два способа: можно использовать персональный компьютер в качестве отдельного терминала или подсоединить компьютер между офисной компьютерной системой и сетью INTIS. Офисную компьютерную систему возможно сделать совместимой с INTIS, но это вовлекает дополнительные издержки. Специальные программные средства были разработаны для присоединения персональных компьютеров к INTIS сети. Эти коммуникационные программные пакеты известны под названием INTISFACE.
INTERFACE делает возможным установить электронный обмен сообщениями между различными компьютерными системами компании и сетью INTIS. В одном направлении коммуникационный пакет переводит сообщения в формате EDIFACT в общепринятый компьютерный файл, который может обрабатываться компьютерной системой компании. В другом направлении коммуникационный пакет переводит файлы с компьютерной системы компании в структуру файлов в стандарте EDIFACT. Эти коммуникационные программные пакеты, которые поддерживаются стандартом EDIFACT, включают следующее: Shipping Instruction (Инструкции по перевозке), Single Administrative Document (SAD - отдельный административный документ) и COCASYS (сообщение передаваемое между линейными агентами и контейнерным терминалом).
Влияние современных информационных технологий на устойчивость работы морских портов
Для анализа влияния современных информационных технологий на устойчивость работы морских портов необходимо проанализировать такие основные ее составляющие, как: - безопасность жизнедеятельности морского порта; - эффективность системы управления и принятия решения. Повышение безопасности. Механизмы повышения безопасности жиз недеятельности морских портов связаны, в первую очередь, с безопасностью мореплавания в прибрежных водах и предусматривают активную работу по созданию и введению в действие: путей разделения судоходства в местах с интенсивным движением; зон с обязательным или добровольным сообщени ем судами о приближении к ним или проходе через них; систем управления движением судов (СУДС) в портах и на подходах к ним; районов А] Глобаль ной морской системы связи при бедствии и для обеспечения безопасности (ГМССБ), в которых обеспечивается постоянная и надежная УКВ-связь; спутниковой морской системы связи Инмарсат для обеспечения глобальной и оперативной связи с судами, находящимися в любом районе мира; районов высокоточного судовождения в прибрежных водах с использованием кон трольно-корректирующих дифференциальных станций глобальных навигаци онных спутниковых систем (ГНСС) ГЛОНАС и GPS.
Вопросам повышения устойчивости работы морских портов ИМО и администрации морских стран в последние годы уделяют пристальное внимание. В рамках проводимых в ИМО работ по пересмотру Главы 5 «Навигационная безопасность» Конвенции по охране человеческой жизни на море (СОЛАС) предполагается в ближайшее время приступить к внедрению на морском флоте принципиально новой автоматической информационной (идентификационной) системы (АИС). Внедряемая АИС будет иметь три основных предназначения: обмен навигационными данными между судами при их расхождении в море и стоянках на якоре в портах; передача данных о судне и его грузе в береговые службы при его плавании в районах с обязательными сообщениями; передача с судна навигационных данных в береговую СУДС и обеспечение более точной и надежной его проводки в зоне действия системы.
«Автоматическая информационная система» (АИС) является морской, навигационной; в ней используют взаимный автоматизированный информационный обмен как между судами, так и между судном и береговыми службами, в ходе которого передают информацию о позывном и названии каждого судна (для их опознавания), их координатах, параметрах (размерах, грузе, осадке и др.), целях рейса, параметрах движения (курсе, скорости и др.) для решения задач предупреждения столкновений судов, контроля за соблюдением ими режима плавания и общего мониторинга состояния безопасности в морском районе. АИС, зародившаяся всего лишь, как система идентификации, к настоящему моменту претендует на превращение в принципиально новое средство навигации, обещающее принести революционные изменения в практику судовождения и обеспечения навигационной безопасности. Подобное превращение стало возможным благодаря тому, что АИС, в её современном понимании, объединяет в себе достижения трёх таких революционных технологий, как: глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС); автоматическая цифровая радиосвязь; системы электронной картографии.
Значение каждой из перечисленных коммуникационных технологий для решения задачи обеспечения навигационной безопасности трудно переоценить. Если говорить очень схематично, главная идея АИС в современном понимании заключена в следующем алгоритме работы: каждому судну обеспечивается определение собственной позиции и параметров движения при помощи средств ГНСС; с каждого судна автоматически с определённой периодичностью передаётся собственный идентификационный маркер, все данные о местоположении и параметрах его движения, которые тут же становятся доступными всем другим судам и береговым центрам данного морского района; на каждом судне и береговых центрах эти данные навигационной обстановки не только принимаются, но и обрабатываются в направлении оптимизации положения объекта на акватории и общего положения в зоне УКВ-радиовидимости по соответствующим командам СУДС через сеть АИС; вся эта картина отображается средствами электронной картографии на каждом судне и береговых центрах при периодическом обновлении её с частотой от 1 до 0,1 Гц (соответственно, через 1 или 10 сек) в зависимости от скоростей и взаимных расположений судов на обслуживаемой АИС акватории.
Таким образом, каждое судно и береговые центры постоянно получают, обновляют и представляют в максимально наглядной форме (могущей быть специфичной для штурманов, лоцманов, операторов СУДС, пограничной и таможенной служб, МЧС, ГМССБ и СКЦ, но единой и адекватной текущей обстановке на акватории). Такое широкое представление картины распределения большого числа судов на акватории даёт наиболее достоверную информацию об их безопасности, но требует глобального оборудования всех судов и служб средствами АИС. Иными словами, требование универсальности АИС-технологии выступает на первое место.
Основное препятствие для широкого внедрения АИС было снято в 1998 году после закрепления в регламенте радиосвязи двух симплексных каналов исключительно для работы АИС и принятием резолюции ИМО MSC.74(69) ANNEX3 и рекомендации ITU-R M.I 371. Указанные выше документы, фактически, определили основные функциональные и технические требования, которым должна удовлетворять универсальная АИС, а именно: единый и стандартный формат (по составу и периодичности) передачи данных АИС во всём мире; единый стандарт протоколов приёма и передачи данных АИС; стандартный интерфейс радиоканала; выделение для АИС двух международных каналов AIS-1(161.975 МГц) и AIS-2(162.025 МГц).
Модель устойчивой работы морского порта
Основным параметром, определяющим состояние такой технико-экономической системы, как морской порт, является величина капитала, а характеристикой ее саморазвития динамика увеличения капитала. Наметим логику этого саморазвития (философская идея данного подхода заложена в работе В.В. Демьянова [46]). На основе триадичного векторного анализа структуры капитала (WK = С + V + m, где жирными буквами обозначены векторы, модули которых пропорциональны трём его составным частям) можно представить его саморазвитие, как своеобразное самовозбуждение экономического автогенератора в нестационарном режиме постепенного производственного наращивания валовой стоимости (рис. 3.1).
Условия саморазвития капитала получаются такими же, как в технике для автогенератора: технико-экономические системы тоже должны быть «усилительными» (т.е. прибыльными), чтобы обеспечить требуемый «баланс амплитуд» (т.е. должны обеспечивать превышение конечной стоимости (Wk) по завершении цикла развития «капитала» над начальной (Wo), т.е. обеспечить Wk W0, где Wk-Wo=m 0) и «согласованный баланс фаз» по цепи обратной связи (т.е. согласованное распределение вложений инвестиций из фонда прибыли т). В этой связи существенно отметить истоково-инвестиционную роль прибыли (т) развивающегося капитала W(t), как материального источника положительной обратной связи для гармонического развития и пропорционального роста всех его частей.
Для облегчения понимания сохранены марксовы обозначения модулей частей производительного капитала, хотя в остальном описываемая модель саморазвития существенно отличается от описания в «Капитале». Во-первых, она не скалярна, как полагают и сегодня, а векторна в экономическом пространстве 3-сферы CLVlm. Во-вторых, в ней части капитала, направленные на оплату труда (V) и на средства труда (С) для воспроизводства капитала с прибылью (т), не противоборствуют друг с другом, а взаимно дополняют друг друга, образуя оптимальное пространство CA.V, соответствующее максимальной производительности т. Такая метрика совокупного капитала становится, естественно, век-торной {С + V+ т, где модуль WK=((?+V +т ) , а не скалярная сумма C+V+m, как в традиционной экономике}.
В-третьих, в приведённой выше модели экономического «автогенератора» прибавочной стоимости (т) в качестве производительной силы, «цивилизующей» труд людей, выступает не столько фонд возмещения «материальных затрат» С на восстановление «постоянного» капитала (это только верхушка айсберга, в «подводной» массе которого заложена стоимость всего «прошлого труда» Q), сколько весь накопленный его потенциал Q, сконцентрированный в основных производственных фондах (ОПФ) и равный в начале оборотного цикла деятельного капитала QO (OTI0+C), а в конце Qk=OTI0. В действительности при устойчивом развитии, расходуемая за время М в ходе производства часть постоянного капитала Q восстанавливается сразу же после сделанных затрат, что обеспечивает поддержание основного капитала Q на уровне Q = Q0 = (ОПФ+С), а структура С выполняет метрологическую функцию диагностики затрат оборотных средств на обслуживание комплекса основного капитала Q на контролируемом отрезке времени At.
В подтверждение выше сказанного построим алгоритм производства капитала Wk с прибавлением т (в информационном значении новизны), дополняющим тут же воспроизводимое его значение Wo, в математической форме. Известно, что невозможно получение прибыли без начального капитала (W0 0), добываемого тем или иным способом (кредит, заём и т.п.). Добыв первоначальную сумму оборотного капитала W0 необходимо распределить (бифурцировать) этот капитал на две части С+ V, чтобы первую вложить (авансировать в орудия труда, средства производства и эффективные (самые производительные на «сегодня») способы производственного управления, а вторую - в «живой труд» нанимаемых работников. При этом для устойчивой работы необходимо, лишь, определить в каком соотношении совершать акт бифуркации своего капитала. Именно на этом уровне анализа и остановились классики политической экономии. При этом механизм производственного развития капитала, данные теории не раскрывают. Можно сказать ещё так: после акта авансирования капитала в объёме С+ V понимание его «производственной гибели» в воспроизводственных процессах самого капитала С+Уи производственных процессах прибыли m (вначале в товарно-стоимостной Wk , а затем денежной Wk формах), в принципе, имеется, но вот механизм восстановления капитала в масштабе Wk , как и функциональная зависимость этого масштаба Wk (Q, С, V) до сих пор не открыты. Вариант такого функционала, по аналогии с электродинамическими процессами, можно представить по схеме отношений в экономической «родительской паре» S] и S2. Появление нового капитала (т) определяется векторной формулой параметров Si и S?. s3 =d[s{ xs2f2 представляющего собой то самое третье «новое» S3, которое и являет собой весь конечный произведённый капитал {Wk = S3).
Анализ основных технических характеристик аппаратуры АИС
АИС представляет собой самоорганизующуюся систему, которая обеспечивает возможность взаимодействия всех судов и береговых станций, находящихся в зоне УКВ-радиовидимости друг друга. Таким образом, элементами системы АИС в каждой акватории и в каждый момент времени являются все оборудованные соответствующим образом суда и береговые станции, находящихся в зоне УКВ-радиовидимости друг друга. При этом количество участников АИС в каждый момент времени в каждой акватории не является определенным и может колебаться от двух судов, сблизившихся в открытом море до сотен судов, и нескольких береговых станций в акваториях портов и на подходах к ним.
Объекты универсальной АИС обеспечивают следующие типы взаимодействий: «Судно - Судно» - для предотвращения столкновений; «Судно -Берег» - для повышения эффективности работы СУДС; «Берег - Судно» -для управления работой судовых средств АИС в акватории действия СУДС; «Берег - Берег» - для расширения зоны действия СУДС путем установки нескольких базовых станций АИС.
Вместе с тем количество типов объектов АИС ограничено и включает себя: судовые АИС-системы, стационарно установленные на судах; береговые АИС-системы, стационарно установленные на берегу; мобильные АИС-системы, временно доставляемые на борт судна. Каждый из объектов АИС включает в себя АИС-транспондер и систему отображения данных. Береговые объекты АИС могут включать также базовую станцию системы DGPS и наземные линии связи с центром управления СУДС.
Судовая АИС (рис.4.1). Система ECDIS обеспечивает функцию сбора информации о судне, необходимой для передачи береговому центру пли другим судам, включая непрерывно обновляемую информацию от датчиков реального времени и статическую информацию, вводимую оператором. Она периодически передаёт транспондеру следующую информацию: динамическую информацию от всех доступных на судне сенсоров реального времени (DGPS, гирокомпас, угол перекладки руля и т.п.); рейсовую информацию (порт назначения, класс груза, осадка, ЕТА и т.п.); статическую информацию о судне (название, размеры, позицию антенны GPS и т.п.).
Транспондер самосинхронизируется с другими транспондерами, находящимися в акватории; это достигается благодаря использованию синхросигналов, принимаемых собственной GPS-антенной, которые определяют уже занятые другими транспондерами временные интервалы (слоты), вычисляют их загрузку и занимают для собственной передачи свободные временные слоты.
Транспондер периодически передаёт в эфир динамическую, рейсовую и статическую информацию о собственном судне с различными периодами, зависящими от типа информации и от текущей скорости судна, а также принимает из эфира динамическую, рейсовую и статическую информацию о других судах, находящихся в акватории, от транспондеров, установленных на этих судах. Он также передаёт в систему ECDIS информацию, принятую от других судов. Система ECDIS отображает название (идентификатор), позицию, вектор скорости, курс и другую информацию обо всех судах, оборудованных транспондерами, на электронной карте акватории.
Таким образом, судоводитель обеспечивается информацией о параметрах движения окружающих судов в наиболее наглядной (графической) форме и с наибольшей достоверностью, что обеспечивается использованием для отображения информации, выработанной на окружающих судах.
Береговая АИС (рис.4.2). Операторский дисплейный модуль (ОДМ) АИС передаёт базовому (береговому) транспондеру команды, определяющие рабочую частоту и период передачи динамических данных транспондерами, находящимися в зоне действия береговой станции судов. Базовый транспондер передаёт судовым транспондерам команды, определяющие рабочую частоту и период передачи динамических данных. Базовый транспондер принимает от MSK-приёмника корректирующие поправки режима DGPS.
Мобильная АИС (см. рис.4.3) доставляется лоцманом на борт судна, не оборудованного стационарной АИС, и остаётся на борту в течение времени лоцманской проводки. Поскольку для мобильной АИС временное подключение к судовым источникам информации затруднено, транспондер ЗАО «Тран-зас» самостоятельно определяет точную позицию и параметры движения судна, используя встроенный DGPS-приёмник и сигналы дифференциальной коррекции, ретранслируемые базовым транспондером на рабочей частоте АИС. Статическая информация о судне (название, размеры, позицию антенны GPS и т.п.) вводится в мобильный транспондер из лоцманского портативного АИС-компьютера. После включения мобильный транспондер самосинхронизируется с другими транспондерами, находящимися в акватории.
Таким образом, лоцман обеспечивается информацией о параметрах движения окружающих судов в наиболее наглядной (графической) форме и с наибольшей достоверностью, что обеспечивается использованием для отображения информации, выработанной на окружающих судах. В поле зрения мониторов и дисплеев береговых центров АИС могут находиться только те плавающие объекты, которые имеют на борту специальные транспондеры, излучающие идентификационные сигналы. АИС-транспондер (описание которого мы рассмотрим на примере образца ЗАО «Транзас») должен быть выполнен в соответствии с резолюцией ИМО MSC.74(69) ANNEX3 и с учётом рекомендацией ITU-R M.I 371. Он является главным системообразующим элементом универсальной АИС и с незначительными отличиями устанавливается на береговые станции АИС и на все суда, подлежащие контролю со стороны этих береговых станций.
