Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ существующих методов планирования и регулирования работы флота . 9
1.1. Анализ развития теории планирования и регулирования работы флота 9
1.2. Особенности управления работой флота в рыночной экономике 18
1.3. Методы оптимизации и моделирования работы флота в России.. 26
1.4. Краткий обзор методов моделирования и оптимизации работы флота за рубежом 31
1.5. Выводы 34
Глава 2. Разработка методики непрерывного регулирования работы флота 36
2.1. Характеристика современных методов оперативного планирования и регулирования работы флота 36
2.2. Анализ факторов, влияющих на выбор назначения судов . 39
2.3. Разработка модели оптимизации выбора назначений судам 46
2.4. Модель оптимизации скорости движения и расхода топлива в рамках процесса непрерывного регулирования 65
2.5. Практическое применение предлагаемых моделей и алгоритмов 74
2.6. Выводы 76
Глава 3. Реализация методики непрерывного регулирования работы флота 77
3.1. Входные данные для модели выбора назначений судам . 77
3.2. Алгоритм решения оптимизационной задачи выбора назначений 89
3.3. Формализация эвристического подхода к выбору назначений судам . 95
3.4. Описание результатов решения 101
3.5. Оценка эффективности внедрения предложенной методики и расчет периода окупаемости 114
Заключение 117
Список литературы 120
Приложение 1. Результаты расчета тайм-чартерного эквивалента по получившим назначения судам на базе эвристического подхода 134
Приложение 2. Результаты расчета тайм-чартерного эквивалента по получившим назначения судам на базе оптимизационной модели 137
Приложение 3. Результаты сравнения эффективности назначений по эвристическому варианту и с применением оптимизации 138
Приложение 4. Результаты сравнения оптимизационного рейсового норматива скорости движения и расхода топлива с вариантом движения по статическим нормам 139
Приложение 5. Акт о прохождении опытной эксплуатации методики непрерывного регулирования работы танкеров смешанного река-море плавания в компании ООО «Ярбункер» 140
- Особенности управления работой флота в рыночной экономике
- Анализ факторов, влияющих на выбор назначения судов .
- Формализация эвристического подхода к выбору назначений судам
- Описание результатов решения
Введение к работе
Актуальность исследований. Повышение эффективности перевозок грузов водным транспортом является главной задачей совершенствования управления работой флота. Решение этой задачи можно искать на разных уровнях управления: от годового планирования до оперативного регулирования. Однако специфика работы флота в современных условиях проявляется в том, что значение управления на оперативном уровне в настоящее время преобладает по сравнению с управлением на других уровнях. Значимость оперативного управления возросла вследствие возникновения дополнительных связей и неопределённостей, диктуемых рыночными отношениями. Особенно такие изменения затронули международные перевозки грузов, выполняемых судами «река-море» плавания, причём удельные веса международных перевозок возросли.
Основные оперативные решения по работе флота принимаются на уровне оперативного регулирования по следующим причинам.
Во-первых, процесс принятия оперативных решений происходит практически одновременно с процессом перевозки, и перераспределение ресурсов производится ежедневно, а зачастую, несколько раз в сутки.
Во-вторых, вследствие существующей модели хозяйствования возникает высокая неопределенность в оценке текущей ситуации, связанной с прогнозированием действий администраций терминалов, судовладельцев, конкурентов и прочих участников транспортного процесса, поэтому согласование их действий и учет необходимого числа влияющих факторов осуществляется в режиме оперативного регулирования. В этом, главным образом, выражается непрерывность процесса оперативного регулирования, то есть по мере изменения ситуации или появления новой информации все ранее принятые решения пересматриваются. При этом необходимо максимально точно и полно оценивать текущую ситуацию, так как решения, принятые на этом уровне, непосредственно влияют на транспортный процесс, и в случае неудачного решения его будет сложно скорректировать. Кроме того, постоянно меняющуюся конъюнктуру невозможно предусмотреть даже в краткосрочном планировании, что
превращает оперативное регулирование в основной инструмент повышения эффективности ресурсов флота.
В нашей стране в советский период оперативное управление в большей степени было сосредоточено на планировании, которое было инструментом уточнения и детализации навигационных и месячных планов в рамках исполнения государственных заказов. Вероятно, поэтому имеется большое число работ, посвящённых оперативному планированию.
Однако в настоящий момент разработанные методы оперативного планирования в значительной мере потеряли свою актуальность из-за роста непредсказуемости и сложности эксплуатационной и экономической обстановки в процессе перевозок. Сегодня в крупных судоходных компаниях уделяется большое внимание вопросу автоматизации управления работой флота, которая по большей части имеет учетный характер и не решает указанных проблем, существует пробел в оптимизационной составляющей принятия решений по назначениям судов на конкретные рейсы с применением комплексной оценки экономических последствий принимаемых решений.
Большинство существующих автоматизированных систем сбора и учета информации по работе флота в судоходных компаниях позволяют организовать на базе этих систем модули поддержки процесса принятия решений по назначениям судов на конкретные рейсы, но подобного рода возможности не используются должным образом.
Научных работ, посвящённых оперативному регулированию, практически нет, как нет работ, ориентированных на автоматизацию процесса регулирования. В связи с этим степень разработанности вопроса можно определить как минимальную.
Цель диссертационного исследования состоит в разработке методики непрерывного регулирования на основе оптимизации назначений судам с комплексным учётом текущей эксплуатационной и экономической информации.
Для достижения этой цели в диссертации были поставлены следующие задачи исследования:
анализ существующих подходов к вопросам оперативного регулирования работы флота;
анализ эксплуатационно-экономических параметров при постановке задач выбора рейсовых назначений судам;
разработка методики выбора рейсовых назначений судам для целей непрерывного регулирования;
разработка перечня необходимой исходной информации для решения задачи выбора рейсовых назначений при непрерывном регулировании;
адаптация существующего алгоритма оптимизации режима движения судна для целей непрерывного регулирования;
разработка метода решения задачи выбора рейсовых назначений и проверка его адекватности.
Объектом исследования в соответствии с паспортом специальности 05.22.19 «Эксплуатация водного транспорта, судовождение» является «Технология, организация и управление перевозками и работой флота». Область исследования «Разработка проблем эффективного управления судном, составом судов и флотом».
Предметом исследования является система оперативного управления работой флота судоходных компаний, эксплуатирующих наливной флот река-море плавания.
Методы исследования. Для достижения целей настоящей диссертации использовались методы исследования операций, экономико-математического моделирования, причём адекватность всех моделей проверялась с помощью их программной реализации. Диссертационное исследование базировалось также на практическом опыте в области управления морским и речным транспортом, как в нашей стране, так и за рубежом.
Научная новизна исследования состоит в том, что предложен принципиально новый методический подход к оперативному регулированию работы флота, опирающийся на комплексный учёт имеющейся информации об условиях реализации перевозок, математическое моделирование транспортного процесса и компьютерную реализацию всех необходимых алгоритмов для поддержки принятия решения.
Основные научные результаты исследования, полученные лично автором и выносимые на защиту, заключаются в следующем:
разработана методика комплексного непрерывного регулирования, детально отражающая коммерческие и технологические составляющие рейса в части перевозок наливных грузов судами смешанного река-море плавания;
разработана комплексная экономико-математическая модель, оптимизирующая назначения судам, выбор пунктов бункеровки, нормы загрузки, режимы движения судов по участкам водного пути на основе всей доступной экономической и эксплуатационной информации;
разработан алгоритм решения данной оптимизационной модели на базе поэтапного перебора допустимых вариантов и линеаризации задачи для последующего решения точными методами оптимизации.
Практическая значимость и реализация результатов.
Предложенный метод оперативного регулирования предназначен для решения целого ряда практических задач, таких как:
принятие решений о назначении судов на конкретные рейсы;
комплексный анализ эффективности использования имеющегося флота и определения необходимости привлечения стороннего флота для исполнения перспективных или имеющихся рейсов, а также для обоснования уровня фрахтовых ставок при отфрахтовке собственного флота, а так же фрахтовых или таймчартерных ставок при фрахтовании стороннего флота;
определение оптимальных пунктов бункеровки топливом судов, задействованных в перевозках;
детализация рейсовых заданий капитанам судов на предмет количества груза, режима движения по участкам, а также план-графика исполнения рейса с указанием принципиальных коммерческих параметров, влияющих на снижение эффективности рейса;
обоснование решений по стоянкам для снабжения, ремонта или замены экипажа в том или ином пункте следования и грузовой обработки.
Апробация работы. Результаты исследований неоднократно докладывались на заседаниях и семинарах кафедры управления транспортом ФГБОУ ВО «ВГУВТ», а так же на международных научно-промышленных форумах «Великие реки».
Методика комплексного непрерывного регулирования прошла опытную эксплуатацию в компании ООО «Ярбункер» в навигации 2016 года, а также применяется в учебном процессе кафедры управления транспортом ФГБОУ ВО «ВГУВТ» по дисциплинам:
– управление и организация перевозок грузов и пассажиров;
– управление международными перевозками.
Публикации. По данной тематике автором было опубликовано 10 статей, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации.
Особенности управления работой флота в рыночной экономике
Процесс управления работой флота, как и любой процесс управления, является системой решений и действий, происходящих на каждом этапе управления:
– планирование;
– организация;
– регулирование;
– контроль.
Планирование является очень важным этапом процесса управления. Для понимания происходящего и выявления перспектив развития, а также исполнения функций, возложенных основной деятельностью организации, необходимо детальное и пошаговое планирование. Основные решения, принимаемые на этапе планирования работы флота в современных условиях:
– определение количества флота, вводимого в эксплуатацию или количества флота, задействованного на перевозках;
– определение региона работы для имеющегося флота;
– определение расстановки флота, при освоении заявленных объемов перевозок грузов крупными контрактными фрахтователями;
– определение назначений судам в рамках порейсового планирования с целью максимизации экономической эффективности каждого рейса; – планирование сервисного обслуживания с целью обоснования объемов, для получения скидок или проведение объемных закупок у основных поставщиков;
– планирование графика ремонтов и докований;
– планирование графика смены экипажа.
Следует отметить, что планирование может быть как обобщенное, так и уточненное, т.е. категории точности планов ничем не ограничены, кроме предпочтений руководства и возможностей исполнителей в рамках качества и количества данных о внешней среде объекта планирования и тенденциях.
Действия, связанные с этапом планирования, прежде всего, имеют расчетно-аналитический характер. Это сбор и анализ информации об объекте планирования, внешней среде и тенденциях. Далее следует расчет вариантов развития событий или последствий решений по каждому конкретному судну.
На этапе организации перевозки происходят иные процессы. Здесь необходимо заключить договор перевозки, предварительно согласовав условия для перевозчика. Необходимо проверить маршрут, порты, техническое оснащение судов на предмет специфических требований или несоответствий. На этом этапе выявляются основные проблемы, которые стоят перед управленческим аппаратом, все решения и действия направлены на устранение проблем, выявленных в процессе организации. Разумеется, на стадии исполнения рейса появляются дополнительные проблемы и вопросы, которые, в свою очередь, тоже требуют выработки решений в оперативном режиме. Для обоснования принимаемых решений на этом этапе необходимы расчеты и экономические обоснования.
Этап регулирования можно охарактеризовать следующим образом - выдача распоряжений капитанам судов с целью исполнения рейсовых заданий в рамках согласованных планов. На этом этапе производится непрерывный мониторинг и прогнозирование движения и обработки флота, вносятся корректирующие воздействия, направленные на ликвидацию непроизводительных простоев флота. Все регулировочные воздействия должны быть основаны на расчетах и обоснованных решениях, будь то решения об ускорении режима движения для ликвидации задержек в порту обработки или транзитном участке, или наоборот, выбор места остановки для проведения сервисного обслуживания (бункеровка топливом, сдача загрязнителей, доставка снабжения, техническая проверка оборудования и т.д.). Кроме того, на этом этапе часто встает вопрос о переназначениях судов на выполнение рейсов, отличных от запланированных, с целью исполнения договорных обязательств под влиянием погодных, технических, технологических или иных факторов.
Контроль, в свою очередь, проявляется в двух направлениях:
– оперативный текущий контроль (мониторинг);
– контроль за исполнением нормативов.
На стадии оперативного текущего контроля затрагиваются вопросы контроля исполнения плана, а именно контроль: времени движения и обработки, своевременной отправки информационных сообщений, исполнения задания по загрузке и т.д. Решения и действия такие же, как и в процессе регулирования.
На стадии контроля за исполнением нормативов производится анализ уже свершенных событий. Решения и действия, главным образом, направлены на премирование или депремирование экипажа, выработку рекомендаций для недопущения ошибок, произведенных в рейсе, в дальнейшем и т.д.
Отметим, что все четыре этапа процесса управления (кроме стратегического и навигационного планирования)тесно связаны между собой и происходят практически одновременно. Как было отмечено, на каждом этапе принимаются решения, которые должны быть обоснованы и иметь четкие весовые параметры. Таким образом, оптимизация процесса принятия решений – это не что иное, как модель работы флота, позволяющая произвести расчет вариантов решений и их последствий для того, чтобы выбрать лучший вариант и на его базе предпринимать все дальнейшие действия. Расчет должен быть точным и полноценно учитывающим факторы, влияющие на экономический результат решения. При этом, процесс оперативного регулирования является непрерывным и основополагающим, т.к. очень тесно связан со всеми остальными процессами управления работой флота.
Если рассматривать современную систему управления работой флота, то необходимо проанализировать практику формирования структуры управленческого аппарата. Необходимо отметить, что структура управленческого аппарата практически не изменилась по сравнению с той, которая применялась в судоходных компаниях, работающих в условиях плановой экономики в СССР. Главное существенное отличие состоит в том, что стало гораздо больше внимания уделяться вопросам маркетинга и коммерции.
Это связано с переходом к системе поиска клиентов, взамен четкой системе получения госзаказов.
Так же отметим, что данная структура управления применяется практически повсеместно как в нашей стране, так и за рубежом, но в силу размеров судоходных компаний и государственных требований, предъявляемых к ним (например налоговые требования), некоторые функциональные направления могут быть совмещены друг с другом.
Современную структуру управленческого аппарата судоходной компании в общем виде можно представить на рисунке 1.
Основными направлениями в сфере управления работой флота являются эксплуатационное и фрахтовое, т.к. это доходообразующие направления, обеспечивающие флот работой. Остальные направления являются сервисными. Разумеется, сервисные направления важны, т.к. они поддерживают работоспособность флота, без чего невозможно осуществлять перевозки.
Самым функционально расширенным и интересующим нас направлением является именно эксплуатационное направление. В этом направлении принимается большинство решений, связанных с управлением работой флота.
Анализ факторов, влияющих на выбор назначения судов .
Рассмотрим факторы, влияющие на эффективность использования того или иного судна в том, или ином рейсе. Известно, что каждое судно обладает целым рядом эксплуатационных и технических характеристик, которые являются определяющими при использовании его в транспортном процессе. Причем, некоторые характеристики не позволяют использовать данное судно в конкретном рейсе категорически, а некоторые характеристики делают это судно более или менее эффективным применительно к данному рейсу. Данные характеристики являются наиболее непредсказуемыми, т.к. их влияние разнонаправлено и не равноценно. Допустим, есть 3 судна разного типа и один возможный рейс, например: перевозка мазута из Саратова, на накопитель в Керченском проливе. Одно из этих судов имеет дедвейт 20 тыс. тонн и соответственно довольно крупные, не типичные для судов, работающих в данном районе, размерения. Соответственно, оно не подойдет при постановке на причал или при прохождении шлюзов на участке водного пути, через который проходит маршрут транспортировки. Либо судно не соответствует району плавания, который требуется для прохождения этого маршрута. То есть, по этим критическим характеристикам судно не сможет совершить данный рейс. Это достаточно явно и не требует дополнительного рассмотрения, а отсекается на этапе формирования исходных данных для задачи. Обратная же ситуация с двумя другими судами, которые физически вполне способны выполнить этот рейс, имея при этом разную грузоподъемность на заданную осадку, разную вместимость грузовых танков, разные силовые установки и, как следствие, разный расход топлива, разную нормативную скорость движения, разное местоположение на текущий момент времени и т.д. Единственный способ определить, какой вариант наиболее выгодный – это дать экономическую оценку обоим вариантам.
При данной постановке задачи это сделать достаточно просто, но, если судов, способных выполнить рейс, будет, скажем 7, а самих рейсов – 5, то количество вариантов существенно возрастет, к тому же, в каждом рейсе существуют свои договорные условия загрузки, согласованное временное окно подачи судна под погрузку, в которое необходимо успеть. Кроме того, каждому судну необходим определенный запас топлива для совершения рейса, который, вероятнее всего, необходимо дополнительно забункеровать. В то же время, стоимость бункера в разных пунктах бункеровки разная и иногда не сопоставима с предлагаемыми фрахтовыми ставками за перевозку, другими словами, выгоднее взять больше дешевого топлива, чем прийти с меньшими запасами бункера и взять больше груза. Подобного рода задачи посчитать без определенной методики и применения информационных технологий практически не возможно. Таким образом, мы получаем комплексную задачу, под которую необходимо разработать модель и методику решения, с целью оптимизации использования имеющихся ресурсов.
Итак, мы имеем некоторое множество судов и некоторое множество возможных рейсов, которые необходимо освоить. Допустим, что все суда пригодны для перевозки на данных рейсах. Каждое судно в исходный момент времени находится в разных точках дислокации и имеет разное количество топлива на борту (разумеется, купленное по разной цене). Кроме того, каждое судно завершило или завершает перевозку определенного груза и грузовые танки находятся в не подготовленном состоянии, соответственно, на подготовку к тому или иному рейсу может потребоваться дополнительное время и денежные средства. В то же время, мы имеем несколько портов погрузки разными видами груза, куда необходимо прибыть в определенные временные окна, соответственно, прибытие раньше повлечет расходы на ожидание погрузки, а прибытие позже – отмену рейса. Отметим так же, что мы несем разные расходы на заходы в порты погрузки и выгрузки по разным типам судов. Кроме того, каждому судну необходимо топливо для совершения рейса, которое можем забункеровать в любом из встречающихся пунктов бункеровки, на прямом (в балласте) или обратном (с грузом) пути следования, причем, всегда остается условие, что в любой момент времени на судне должно быть достаточное количество топлива для продолжения рейса.
Количество запасов на борту будет оказывать влияние на количество груза, которое можно погрузить. Соответственно, не всегда выгодно искать самый дешевый пункт бункеровки, решение нужно обосновать. В такой постановке задача становится более актуальной.
Опишем основные параметры, которые влияют на возможность и качество исполнения рейса. Для этого нам необходимо принять какой-либо комплексный показатель оценки эффективности рейса. По мнению автора, можно использовать формулу определения тайм-чартерного эквивалента.
Формулу можно разделить на несколько составляющих.
1. Расчет фрахтовой выручки от перевозки. В случае определения того или иного назначения мы можем знать, какая ставка фрахта будет применяться к данному назначению, но на этом этапе можем только предполагать о возможной загрузке судна на данном назначении (разумеется, данный момент особенно актуален для случаев, когда дедвейт судна лимитируется осадкой, а загрузка -запасами). Однако, если удастся спрогнозировать оптимальную загрузку учитывающую необходимый запас бункера, на лимитирующем по осадку участке прохождения судна для данного назначения, это приведет либо к экономии на разности цен топлива, либо к получению дополнительной прибыли за счет оптимизации запасов и увеличению количества груза в рамках дедвейта при заданной осадке. Необходимо понимать, что в данном случае нам нужно учитывать не только разность цен топлива в возможных пунктах бункеровки, но и момент совершения бункеровки в рейсе (до или после прохождения лимитирующего участка, во время груженого или балластного рейса), а также объемы бункеровок (основываясь на предупреждении наступления момента приближения судна к состоянию отсутствия необходимого запаса бункера и учете фактора предпочтений о запасах бункера на момент окончания рейса).
2. Следующей составляющей являться плата за заходы в те или иные порты для тех или иных судов, а также плата за прохождение участков водных путей и расходы на подготовку судов к тем или иным рейсам. Для каждого судна изначально задаются текущие параметры, такие, как точка дислокации и описательное состояние судна (предыдущий груз, запасы, технические проблемы, которые не позволяют применять те или иные назначения и т.д.). Определяется перечень возможных назначений, исходя из текущей ситуации, а также дается стоимостная оценка каждому назначению. Соответственно, в случае подтверждения того или иного назначения, вышеизложенный стоимостной фактор может решающим образом повлиять на окончательное решение. Влияние можно оценить только по совокупности факторов, например, готовность судна совершить рейс без подготовки танков может стать решающим аргументом для назначения судна на выполнение рейса, хотя, при этом, остальные факторы в совокупности могут перевесить по значимости стоимость подготовки танков и данное решение будет являться не самым эффективным. Рассчитать стоимость решения без учета последствий проще, но суть эффективности может быть существенно искажена.
3. Составляющей, требующей дополнительного анализа, является стоимость бункеровки. Поэтому в модели дополнительно необходимо выделить отдельную переменную для определения пункта бункеровки, что позволит оптимизировать стоимость и место бункеровки с отражением влияния этого фактора на финансовый результат решения. То есть, место бункеровки будет зависеть от: стоимости принимаемого бункера; даты бункеровки и прогнозной продолжительности бункеровочной операции в том или ином пункте; оптимального количества бункера исходя из предпочтений по запасам на всех этапах рейса (наличия необходимого запаса для совершения рейса; наличие необходимого запаса для предупреждения момента, когда бункера будет недостаточно для продолжения рейса; наличия необходимого запаса, исходя из предпочтений о количестве бункера на борту на момент завершения рейса; оптимизации запаса бункера, исходя из максимизации загрузки на заданную осадку на участке прохождения судна).
4. Следующей составляющей обозначим условно постоянные расходы, приведенные из бюджетных значений к суточным расходам по типу судна. Если данный показатель умножить на продолжительность рейса, то получим еще одну дополнительную оценку влияния продолжительностей рейсов на результат оптимизации, что, как следствие, приведет к формированию более полной модели оптимизации.
Для полного отражения условий рейса в модели необходимо производить построение на следующих базовых элементах.
1. Учет текущего состояния судна с обязательным отражением следующего:
– текущий момент времени;
– текущая дислокация судна;
– запасы на момент снятия дислокации (топливо, вода, провизия и т.д.); – состояние грузовых танков, т.е. готовность к приему того или иного груза под погрузку;
– техническая готовность судна (отсутствие ограничений по технической части).
Формализация эвристического подхода к выбору назначений судам
В практике оперативного регулирования задачи определения рейсовых назначений решаются без применения точных методов оптимизации. Из всего перечня судов, ожидающих рейсовое задание или завершающих рейс, но не имеющих дальнейшего назначения, строится список флота. Далее, из этого списка выбираются суда, которые подходят по основным критериям, заявленным в предлагаемых рейсах. В данном параграфе формализуем этот подход и используем его для сравнения с оптимизационным подходом.
Список рейсов для рассмотрения формируется из двух источников:
1) рейсы, заявленные фрахтователем в режиме поиска перевозчика или на базе тендерного отбора;
2) рейсы в рамках заключенных договоров и предлагаемые брокерами в процессе мониторинга рынка перевозок.
Отметим, что к рассмотрению вариантов расстановки на заявленные рейсы принимаются, как правило, только те суда, которые не имеют постоянного закрепления, либо не имеют последующего рейса для исполнения, а не все суда, находящиеся в эксплуатации. Иногда, когда не получается выбрать подходящее судно из списка судов, не имеющих рейсы, начинается рассмотрение списка судов, занятых в работе, то есть производится отвлечение, но одновременно задается кандидатура на замену отвлеченного судна.
Итак, рассмотрим основные параметры, по которым выбираются суда для освоения заявленных рейсов:
1) возможность прибытия в согласованное фрахтователем ВО;
2) отсутствие необходимости в выполнении процедур подготовки грузовых танков к погрузке заявленного груза, либо минимизации таковых;
3) отсутствие необходимости дооборудования и снабжения судна для выполнения рейса;
4) возможность погрузки необходимого для перевозки количества груза;
5) наличие достаточного запаса топлива на борту для совершения рейса, либо наличие возможности зубункеровать это топливо по пути движения по маршруту;
6) отсутствие проблем технического, кадрового или иного характера, которые не позволяют выполнить судну заявленный рейс, либо делают другое судно более предпочтительным для данного назначения.
Все вышеизложенное относится к процессу проверки параметров возможности и предпочтительности назначения, но не расчета экономической эффективности использования флота.
Если говорить о расчете экономической эффективности, то его производят на двух этапах процесса выбора назначений:
1) предварительная оценка наиболее подходящего типа судна (например, на стадии формирования идеи фрахтовой ставки);
2) оценка эффективности назначения конкретного судна непосредственно (когда решение о назначении уже принято, т.е. в качестве рейсового плана).
На первом этапе расчета эффективности использования типов судов, на заданном варианте рейса, производится определение показателя эффективности, использования всех типов судов на рассматриваемом рейсе. В расчете принимается тип рейса «вертушка», причем с последовательностью отнесения балластного перехода на предыдущий груженый рейс, то есть, судно совершает погрузку, следует с грузом к порту выгрузки, выгружается, следует в балласте к порту погрузки. Далее результаты расчетов по типам судов сравниваются и определяется предпочтительный тип судна для исполнения заявленного рейса. На втором этапе расчета эффективности использования конкретного судна на конкретном рейсе производится определение все того же показателя эффективности, но уже с учетом дислокации этого судна и нюансов, связанных с подготовкой грузовых танков, дооборудования и т.д. При этом, балластный рейс уже относится на последующий груженый рейс.
Как уже было отмечено, данный расчет производится на финальной стадии, когда уже выбрано судно, и является неким планом рейса, к которому необходимо стремиться в процессе организации и выполнения рейса.
Далее, на стадии контроля выполнения плана (когда рейс уже выполнен, за пределами процесса принятия решения о назначении), определяются отклонения факта от плана и выявляются причины отклонений.
Таким образом, процесс принятия решений по выбору назначений при рейсовом регулировании есть результат параллельной работы нескольких специалистов, а то и целого отдела. Это довольно трудоемкая задача.
Для целей сравнения экономической эффективности применения имитационного моделирования при выборе назначений судам при оперативном регулировании по сравнению с подходом к этой задаче, применяемым на практике, мы формализуем алгоритм выбора, который описан выше в виде матрицы оценочных критериев (для удобства и наглядности).
Эвристический метод оценочных критериев, по которым выбираем судно для перевозки, можно представить следующим образом:
Шаг 1 – «суда могут работать только в регионах, предусмотренных классом». Строится матрица бинарных признаков возможности работы в регионах, через которые проходят маршруты предложенных рейсов размером IxJ. Признаки распределяются следующим образом:
1 – класс судна позволяет выполнить рейс;
0 – класс судна не позволяет выполнить рейс.
Шаг 2 – «на рейсы могут быть назначены только те суда, которые могут грузить данный тип груза, в том числе из соображений необходимости подготовки танков к погрузке». Строится матрица весовых критериев размером
IxJ. Весовые критерии распределяются следующим образом:
3 – подготовка танков не требуется (в случае, если грузовые танки готовы к приемке предлагаемого груза, когда ранее перевозился такой же груз или производилась подходящая замывка для проведения технических работ или по иным причинам); 2– необходима замывка грузовых танков в один цикл;
1 – необходима замывка грузовых танков в два цикла;
0 – погрузка предложенного груза недопустима (если существуют ограничения, заложенные в справочниках рекомендаций по мойке таков при последовательной перевозке таких грузов, например, перевозка подсолнечного масла после перевозки мазута, или ввиду четких ограничений со стороны управленца, производящего оценку, например, необходимо держать определенный парк танкеров, перевозящих светлые нефтепродукты, для которых перевозка темных нефтепродуктов не рассматривается).
Шаг 3 – «дополнительные расходы». Строим матрицы приоритетов размером IxJ по критерию оценки необходимости проведения работ по дополнительному снабжению и дооборудованию судов для выполнения заявленных рейсов.
2 – дополнительные расходы не требуются;
1 – требуются дополнительные расходы;
0 – нет возможности или целесообразности поставки дополнительного снабжения и проведения дооборудования для исполнения заявленного рейса.
Шаг 4 – «возможность перевозки данного груза данным танкером по физическим условиям». Строится матрица весовых критериев размером IxJ, которая будет является произведением матрицы, полученной на шаге 1 на матрицу, полученную на шаге 2 и на матрицу полученную на шаге 3. Из этой матрицы мы получим значения приоритетов назначений и понимание возможности назначений конкретного судна на конкретный рейс.
Шаг 5 – «на рейсы могут быть назначены только те суда, которые попадают в позицию под погрузку».Строим матрицу приоритетов размером IxJ по критерию оценки попадания в заданную позицию, т.е. возможность прибыть в согласованные сроки в пункт погрузки.
Описание результатов решения
Исходную задачу в качестве контрольного примера сформулируем таким образом: имеем 7 судов (см. таблицу 3) и 5 возможных рейсов (см. таблицу 4), которые необходимо выполнить. Все суда, пригодные для перевозки на данных рейсах. Каждое судно в исходный момент времени находится в разных пунктах (дислокация) и имеет разное количество топлива на борту. Кроме того, каждое судно завершило или завершает перевозку определенного груза и грузовые танки находятся в неподготовленном состоянии, соответственно, на подготовку к тому или иному рейсу может потребоваться дополнительное время и денежные средства. В то же время, имеется несколько портов погрузки разными видами груза и в разном количестве, где суда ожидают в определенные периоды времени (временное окно), соответственно, прибытие раньше грозит расходами на ожидание погрузки (условно-постоянные расходы на содержание судна), а прибытие позже - отменой рейса. Отметим так же, что мы несем разные расходы на судозаходы в порты погрузки и выгрузки по разным типам судов.
Далее, каждому судну необходимо топливо для совершения рейса, которое можно забункеровать в любом из встречающихся пунктов бункеровки на прямом (в балласте) или обратном (с грузом) пути следования, причем, всегда остается условие, что в любой момент времени на судне должно быть достаточное количество бункера для продолжения рейса.
Количество запасов на борту (в т.ч. топливо) может оказывать влияние на количество груза, которое можно погрузить.
В разных точках дислокации находятся 7 судов, освободившихся от рейсов, которым требуются назначения.
Шаг 1 – «суда могут работать только в регионах, предусмотренных классом». Представим матрицу критериев в таблице 5.
Таким образом, в нашей задаче маршруты рейсов, в рамках которых производится выбор, полностью соответствуют допустимому району плавания для рассматриваемого флота.
Шаг 2 – «на рейсы могут быть назначены только те суда, которые могут грузить данный тип груза, в том числе из соображений необходимости подготовки танков к погрузке». Представим матрицу критериев в таблице 6.
Мы умышленно установили ограничение для т/х «Механик Сазонов» как для единственного танкера, способного перевозить растительные масла, на перевозку мазута, чтобы сохранить возможность отфрахтовки этого судна под периодически появляющиеся рейсы с растительным маслом.
Шаг 3 – «дополнительные расходы». Представим матрицу критериев в таблице 7.
Шаг 4 – «возможность перевозки данного груза данным танкером по физическим условиям». Представим сводную матрицу критериев в таблице 8.
Шаг 5 – «на рейсы могут быть назначены только те суда, которые попадают под погрузку». Представим матрицу критериев в таблице 9.
Из таблицы 9 мы видим, что на каждый рейс имеются не перекрывающие друг друга назначения и с точки зрения заявленного ВО мы способны удовлетворить потребности заказчиков полностью.
Шаг 6 – «договорные объемы груза должны быть вывезены из грузообразующих портов». Представим матрицу критериев в таблице 10.
Заявленные объемы перевозки для целей обеспечения выбора соответствуют возможностям обоих проектов судов, причем в проформе договора отдельно согласованы для каждого типа флота.
Шаг 7 – «возможность перевозки данного груза данным танкером по коммерческим условиям». Представим сводную матрицу критериев в таблице 11.
На этом шаге мы видим, что есть более предпочтительные направления, где можно применить возможность погрузки большего количества груза, тем самым увеличив эффективность перевозки.
Шаг 8 – «наличие топлива в судне должно быть достаточным для совершения рейса или в процессе рейса должна быть доступна бункеровка топливом». Представим матрицы критериев в таблицах 12.1 и 12.2.
То есть, каждому судну достаточно топлива для прибытия в первый пункт бункеровки на маршруте, но не достаточно для выполнения рейса, соответственно при любом варианте назначения любого судна необходима бункеровка в пути следования.
Шаг 9 – «необходимость бункеровки». Представим сводную матрицу критериев в таблице 13.
Из сводной матрицы видим, что все суда потенциально могут быть назначены на все рейсы, исходя из требований по достаточности наличия топлива до прибытия в пункт бункеровки по обоим типам топлива.
Шаг 10 – «допустимые назначения». Представим сводную матрицу критериев в таблице 14.
Если обозначить признак назначения как 1, то варианты решения можно представить в виде таблицы 15. Где для каждого судна рассчитываем таймчартерный эквивалент и сводный тайм-чартерный эквивалент по назначенным судам в рамках вариантов решений.
Полученный план является допустимым и обоснованным, но не может обеспечить всесторонний анализ, не говоря уже об отсутствии перебора всех возможных комбинаций с целью поиска оптимального решения.
Расчет произведен на базе экономико-математической модели, реализованной в табличном процессоре Microsoft Excel и учитывает все зависимости, обозначенные в модели, в том числе ожидания ВО, бункеровки, операций по подготовке танков и прочее. Отметим, что нормативы движения и расхода топлива (в части режимов работы двигателей на участках) приняты статистические, используемые в судоходной компании ООО «В.Ф. Танкер». Это сделано умышленно для чистой оценки эффективности автоматизированной оптимизации по сравнению с ручными эвристическими методами применяемыми на практике.
С помощью оптимизационного моделирования на базе вышеизложенных принципов и перебора всех возможных вариантов решений, входящих в допустимые значения, мы получили отличающиеся варианты оптимальной расстановки (см. таблицу 16).
Таким образом, с помощью оптимизационного моделирования на базе вышеизложенных принципов и перебора всех возможных вариантов решений, входящих в допустимые значения, мы получили отличающийся вариант оптимальной расстановки. Предложенная в диссертации оптимизационная модель является эффективной и полноценной. Применяя методы точной оптимизации в комплексной постановке задачи уже за счет только перебора вариантов назначений можно получить рост тайм-чартерного эквивалента на 6,79%, а операционной прибыли на 11,25% (см. приложение 3).
Кроме того, автоматизация подготовки данных и расчета непосредственно позволяет сократить трудозатраты управленцев существенным образом и посвятить больше времени управленческому анализу и решению оперативных вопросов и проблем без существенного отрыва от процесса управления.