Введение к работе
Актуальность темы. В развитии современной транспортной инфраструктуры страны аэропорты и авиакомпании России играют важную роль. Сегодня их необходимо рассматривать как взаимодействующих участников транспортно-логистических систем смешанных перевозок. Особую ценность это приобретает с возможностью межконтинентальных перевозок воздушным транспортом.
В соответствии с «Транспортной стратегией Российской Федерации на период до 2030 года» большую роль для повышения конкурентоспособности аэропортов России, превращения их в транзитные и трансферные центры международного значения играет повышение эксплуатационной эффективности системы наземного обслуживания воздушных судов (НОВС), а также внедрение и развитие конкуренции в потенциально конкурентных сферах аэропортовой деятельности: топливозаправке, техобслуживании воздушных судов, обработке багажа, грузов и почты и т.д..
Повышение эффективности эксплуатационных процессов НОВС снизит время на межполетную подготовку воздушных судов (ВС), повысит производительность авиакомпаний и увеличит пропускную способность аэропорта в целом.
При формировании планов авиарейсов авиакомпании стремятся сократить время пребывания ВС на земле с целью увеличения времени их эффективного применения. Уровень затрат на оплату услуг, связанных с НОВС, составляет 15-17% в общем объеме затрат авиакомпаний и безусловно влияет на уровень авиационных тарифов и, соответственно, на транспортную составляющую цены перевозимого товара.
Снижение затрат и повышение конкурентоспособности авиапредприятия возможно за счет создания системы НОВС, объединяющей работу служб на принципах логистики «от двери до двери» и «точно в срок» в соответствии с требованиями расписания.
Отсутствие научных разработок и методических рекомендаций по формированию системы НОВС предопределило необходимость данного исследования в области эффективного использования ресурсов авиапредприятия при оперативном управлении наземным обслуживанием ВС в штатной, нештатной и сбойной ситуациях.
Важность данной темы также подтверждается статьями ряда ведущих российских аналитиков, которые во главу высокой эффективности производственно-экономической деятельности авиапредприятия ставят прежде всего, эффективную систему управления НОВС, которая позволит улучшить движение наземных обслуживающих потоков, снизить потери финансовых, материальных и трудовых ресурсов, повысить прибыльность и эффективность деятельности авиапредприятия.
За основу при проведении исследований в данной работе приняты результаты работ по экономико-математическому моделированию
транспортной деятельности в условиях рыночной экономики, предложенные и сформулированные Г.А. Крыжановским и В.В. Шашкиным, и разработанный Е.Н. Зайцевым метод структурно-параметрического синтеза комплексной системы управления взаимодействием транспортных предприятий в смешанных перевозках с использованием свойств трехмерной матрицы и целевых функций эффективности управления.
Объектом исследований являются аэропорты, как транспортные логистические узлы, процессы производства и управления в них, структура и основные закономерности функционирования системы наземного обслуживания воздушных судов.
Предметом исследований является система комплексного оперативного управления наземным обслуживанием ВС, методы моделирования процессов наземного обслуживания ВС в аэропортах.
Целью работы является повышение эффективности комплексного оперативного управления системы наземного обслуживания ВС в интерактивном режиме с использованием принципов логистики и методов имитационного моделирования.
Для достижения цели работы были решены следующие научные задачи:
Обоснована новая концепция наземного обслуживания ВС, как системы, обеспечивающей внутреннюю логистику авиатранспортного предприятия, работа которого основана на принципах маркетинга, менеджмента и логистики, а также с учетом взаимодействия участников смешанных перевозок.
Обоснована методология комплексного оперативного управления наземным обслуживанием ВС с использованием системных свойств трехмерных матриц и метода имитационного моделирования.
Разработаны алгоритмы и программное обеспечение имитационного моделирования НОВС в штатных, нештатных и сбойных ситуациях в интерактивном режиме.
Разработана методика решения оптимизационных задач распределения АНТ при оперативном управлении для обеспечения суточного плана полетов (СПП) в штатных, нештатных и сбойных ситуациях с использованием алгоритмов имитационного моделирования НОВС в интерактивном режиме по критерию минимума затрат ресурсов.
Теоретической и методологической основой решения поставленных в работе задач являются:
фундаментальные труды отечественных и зарубежных ученых по теории управления, принятия решений и эффективности систем управления, методы маркетинга, менеджмента, логистики, методы матричного анализа и синтеза, экономико-математические модели;
системный анализ структуры, функционирования и развития наземной базы авиаперевозок; математическое моделирование основных технологических процессов НОВС на основе аппарата исследования операций,
теории управления запасами, метода имитационного моделирования, теории массового обслуживания.
В качестве информационной базы исследования использовались рекомендации документов ИКАО, ИАТА, МАК, статистические данные и документы МТ РФ, ФАВТ, предприятий авиационного транспорта.
Научная новизна:
Сущность и новизна предложенной концепции построения системы комплексного оперативного управления наземным обслуживанием ВС состоит в совместном рассмотрении взаимодействующих служб аэропорта и авиакомпаний, объединенных в логистическую систему на принципах маркетинга, менеджмента и логистики, что позволяет, в отличие от известных, учитывать влияние внешних и внутренних факторов функционирования авиапредприятий с целью уменьшения рисков возникновения нештатных и сбойных ситуаций.
В методологии разработки системы комплексного оперативного управления наземным обслуживанием ВС предложено использовать системные свойства многомерной (кубической) матрицы системы управления взаимодействием служб авиапредприятия при наземном обслуживании ВС, что в отличие от прототипов позволяет учесть многообразие функциональных связей, больший объем факторов и получить более точные результаты имитационного моделирования.
В разработанных алгоритмах и программном обеспечении реализован принцип интерактивного управления имитационной моделью процессов наземного обслуживания ВС, отличающиеся от известных прототипов тем, что находится решение рационального распределения ресурсов при наземном обслуживании ВС с учетом стохастичности функционирования системы. Новизна также состоит в том, что удается достоверно прогнозировать риски возникновения нештатных и сбойных ситуаций работы аэропорта, а также найти наилучший вариант выхода из сбойных ситуаций с учетом минимизации экономического ущерба.
Методика решения задач распределения авиационной наземной техники при суточном планировании полетов, отличается от известных подходов тем, что при решении учитываются штатные, нештатные и сбойные ситуации с использованием алгоритмов имитационного моделирования наземного обслуживания воздушных судов по критерию минимума затрат ресурсов. На основе полученных результатов расчетов по использованию авиационной наземной техники в различных ситуациях удается, в отличие от прототипов формировать базы знаний экспертных систем, необходимых для системы поддержки принятия решений.
Основные положения, выносимые на защиту: 1. Концепция наземного обслуживания воздушных судов, как комплексной системы, обеспечивающей внутреннюю логистику авиатранспортного предприятия, с учетом взаимодействия участников смешанных перевозок и использованием принципов маркетинга, менеджмента и логистики.
Методология разработки системы комплексного оперативного управления НОВС, основанная на системных свойствах многомерной (кубической) матрицы, которая позволяет учесть многообразие функциональных связей на всех этапах процесса взаимодействия служб при НОВС.
Имитационная модель системы комплексного оперативного управления НОВС, позволяющая прогнозировать результаты процессов наземного обслуживания ВС на перроне при влиянии определенных факторов, но и находить улучшенный вариант для сложившейся ситуации.
Алгоритмы имитационного моделирования НОВС в интерактивном режиме, позволяющие решать задачи рационального распределения ресурсов при НОВС с учетом стохастичности функционирования системы.
Практическая значимость работы заключается в том, что предложенные алгоритмы для автоматизированного оперативного управления НОВС на базе имитационного моделирования реализованы в программном обеспечении, что позволяет решать следующие производственные задачи: формирование и совершенствование СПП; составление технологических графиков подготовки ВС к вылету или после прилета; расчет суточных и долгосрочных потребностей в ресурсах, необходимых для выполнения расписания; сопровождение фактического выполнения контролируемых рейсов; организация взаимодействия служб аэропорта и распределения ресурсов предприятия при обслуживании ВС в штатных, нештатных и сбойных ситуациях; ведение (формирование) отчетов и накопление итогов, статистики по использованию ресурсов служб авиапредприятия, а также при решении некоторых вопросов стратегии развития авиапредприятия.
Программное обеспечение позволит обеспечить комплексную диспетчеризацию производственной деятельности на уровне диспетчера производственно-диспетчерской службы авиапредприятия (ПДСП), а при дальнейшем развитии и диспетчеров других служб аэропорта, задействованных в наземном обслуживании ВС.
Результаты диссертационной работы могут быть использованы при проведении различных форм учебных занятий в высшей школе (теоретическая и практическая подготовка студентов, проведение ролевых и ситуационных игр, курсовое и дипломное проектирование).
Теоретическая значимость диссертации определяется новизной методологии разработки системы оперативного управления НОВС и разработкой совокупности алгоритмов имитационного моделирования для решения задач улучшения распределения АНТ при НОВС и программного обеспечения, которые могут быть использованы при создании более широкого класса СППР при подготовке и выполнении авиаперевозок.
Достоверность полученных результатов определяется хорошей сходимостью значений рассматриваемых параметров подготовки ВС полученных в результате численного эксперимента и значений параметров при апробации методики управления НОВС в реальных условиях работы авиапредприятий и подтвержденных актами внедрения.
7 Апробация результатов исследования. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на международных, всероссийских и отраслевых научно-практических конференциях и семинарах по проблемам транспорта:
Всероссийская научно-практическая конференция «Транспорт России: проблемы и перспективы» (Москва, МИИТ, 2007г.);
V Международная научно-практическая конференция «Проблемы подготовки профессиональных кадров по логистике в условиях глобальной конкурентной среды» (Киев, НАУ, 4-6 октября 2007г.);
VI Международная научно-практическая конференция «Логистика: Современные тенденции развития» (Санкт-Петербург, ГИЭУ. 2007г.);
Республиканская научно-практическая конференция «Роль и место авиации Узбекистана на мировом рынке» (Ташкент, ТГАИ, 26-27 мая 2006г.);
Научно-практическая конференция «Современное состояние и перспективы подготовки кадров для авиационной отрасли Узбекистана» (Ташкент, ТГАИ, 29-30 марта 2006г.);
Научно-технические конференции студентов с участием аспирантов и молодых ученых (Санкт-Петербург, СПб ГУ ГА, ежегодно в период с 1997г. по 2005г.);
II Международная научно-техническая конференция «Современные научно-технические проблемы транспорта России» (г. Ульяновск, УВАУГА, 2002г.);
1-ая Всероссийская научно-техническая конференция «Безопасность полетов и государственное регулирование деятельности в ГА» (Санкт-Петербург, Академия ГА, ноябрь 1995г.);
Международная научно-техническая конференция «Инженерно-физические проблемы авиационной и космической техники» (Егорьевск, Егорьевский авиационный технический колледж ГА, май 1995г.).
Внедрение результатов. Результаты исследований внедрены в учебный процесс СПб ГУ ГА, прошли практическую проверку и были использованы в авиапредприятиях: в ОАО «Челябинское авиапредприятие»; ЗАО «Алыкель» аэропорт «Норильск»; ООО «Авиакомпания КОГАЛЫМАВИА»; ОАО «Аэропорт Архангельск»; ООО «Юграавиа»; ФГУП «Аэропорт Магадан»; ООО «Аэропорт Советский»; Авиакомпания «ИКАР»; ОАО «Авиалинии Кубани»; ОАО «Омский аэропорт». Всего имеется 11 актов о внедрении,
Публикации. По материалам диссертационных исследований автором опубликовано 23 печатных работы общим объемом 6,85 п.л., в том числе 2 печатные работы в журналах, включенных в Перечень научных журналов и изданий, написанные как самостоятельно, так и совместно с другими авторами.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и 9 приложений. В основной части работы содержится 160 страниц машинописного текста, 34 рисунка, 15 таблиц и библиография из 142 наименований. Приложения содержат 21 рисунок, 17 таблиц.
