» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
 » Все публикации автора

Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»

Декабрь, 2021 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №12 (57) 2021

Автор: Аксырга Тлепова Орынбаевна, старший преподователь
Рубрика: Технические науки
Название статьи: Формулировка задачи внутрипортового оперативного управления на водном транспорте

Статья просмотрена: 142 раз
Дата публикации: 10.12.2021

УДК 656.078                                                                      

 

ФОРМУЛИРОВКА ЗАДАЧИ ВНУТРИПОРТОВОГО ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ НА ВОДНОМ ТРАНСПОРТЕ

Тлепова Аксырга Орынбаевна

старший преподаватель

НАО «Каспийский университет технологий и инжиниринга им. Ш. Есенова», г. Актау

 

Аннотация. В статье рассмотрены вопросы формулирования  задачи  внутрипортового оперативного управления на водном транспорте,установленные на  основе анализа  передового опыта производственной деятельности морских портов ближнего и дальнего зарубежья.Внутрипортовое оперативное управление обеспечивает оптимальную концентрацию технологических линий на каждом из судов. Соблюдение этого принципа позволяет довести количество одновременно обрабатываемых судов до экономически целесообразной величины, обеспечивающей минимум суммарных расходов по флоту и порту.

Ключевые слова :морской порт, производственный процесс порта, эксплуатационная деятельность порта ,поток судов, оптимизация режима работы, внутрипортовое оперативное управление,портовые прогрессивные технологические  процессы.

 

Введение. Актуальность работы. Начало третьего   тысячелетия неизбежно связано с активизацией торгово-экономических отношений между Европой и Азией. Многие страны видят в Республике Казахстан стратегического партнера      в      Центрально-Азиатском   регионе. Международный морской торговый  порт Актау (Республика Казахстан)должен сыграть немаловажную роль в закреплении  этого имиджа и увеличении экспортно-импортных операций Республики Казахстан. Рост грузооборота, увеличение числа специализи­рованных судов, строительство береговых высокопроизводительных комплексов, позволяющих резко сократить стояночное время судов, требуют решения задач по совершенствованию существующих и внедрения новых ме­тодов эксплуатации флота и портов, совершенствования коммерческой и грузовой деятельности на основе оптимизации оперативного планирования работы морского порта[1].

Постановка задачи. Функция внутрипортового оперативного планирования наи­более активно и полно проявляется при управлении основной эксплуатационной деятельностью порта. Независимо от величи­ны, технической оснащенности, технико-экономических и дру­гих характеристик портов в их эксплуатационной деятельности главное место занимают погрузочно-разгрузочные работы, вхо­де которых осуществляется процесс передачи грузов с морских судов на подвижной состав внутренних магистральных видов транспорта или в обратном направлении.

Опыт Мурманского морского порта (РФ) показывает, что для оптимизации режима работы морских портов, совершенствования коммерческой и грузовой деятельности  необходимы гармоничность развития производственных мощностей порта и устранение диспропорций в развитии различных звеньев портового хозяйства. В противном слу­чае отдельные звенья явятся причиной снижения интенсивности обработки судов и роста непроизводительных простоев флота.

Для перехода порта на работу в оптимальном режиме требуется большая подготовительная работа по организации лучшего исполь­зования перегрузочных ресурсов, по обоснованию оптимальной спе­циализации причалов и складов, по определению оптимального числа портовых рабочих и по выполнению других технико-экономи­ческих расчетов

Оптимизация режима работы порта означает улучшение произ­водственной деятельности порта по всем направлениям. Оптимальный режим работы включает передовую прогрессив­ную технологию грузовых операций и высокую производительность труда докеров. Совершенствование   технологии   грузовых   работ, внедрение в портах прогрессивных технологических процессов по­зволяют повысить производительность каждой механизированной линии, уменьшить число рабочих на линии и увеличить выработку каждого рабочего. При этом растет интенсивность загрузки-разгруз­ки судов, уменьшается в целом потребность в рабочих, сокращают­ся издержки на грузовые работы и на содержание судов на стоянке [2].

Опыт морского порта Антверпен(Бельгия) подтверждает, что необходимым условием оптимального режима работы является экономически целесообразная концентрация перегрузочных ресурсов при грузовой обработке судов. Практика показывает, что обработка каждого судна должна осуществляться таким количеством техно­логических линий, которое в конкретных условиях работы (в зави­симости от характеристики грузопотоков, типа обрабатываемых судов, используемого перегрузочного оборудования) является оп­тимальным. Число одновременно обрабатываемых судов должно выбираться так, чтобы обеспечивалась оптимальная концентрация технологических линий на каждом из судов. Соблюдение этого принципа позволяет довести количество одновременно обрабатыва­емых судов до экономически целесообразной величины, обеспечи­вающей минимум суммарных расходов по флоту и порту.

Производственный процесс порта развивается под влиянием воздействий, вырабатываемых либо в контуре планирования, либо в контуре регулирования. Рассмотрим эти функций, сосредо­точив внимание на выяснении конкретной формы их соподчине­ния в одноуровневой системе управления.

Вначале рассмотрим случай, когда иерархия уровней систе­мы управления выделяется по структурному признаку. Этому условию соответствует ситуация, когда и оперативное плани­рование и диспетчерское регулирование осуществляются из од­ного центра (из главной диспетчерской — для порта в целом, из диспетчерской — для района порта и т. д.). Для определен­ности будем считать, что рассматривается производственный процесс порта в целом, а управляющие решения вырабатыва­ются на уровне главной диспетчерской.

Производственный процесс порта, как и любого другого предприятия, может быть описан некоторым набором парамет­ров, связанных определенными зависимостями. В агрегирован­ном виде эти параметры отражены на схеме внутрипортового управления, где выделены векторы управ­ляющих и возмущающих воздействий на систему внутрипорто­вого управления и вектор воздействий последней на внешнюю среду. Воспользуемся этими параметрами для формулировки задачи внутрипортового управления в самом общем виде [3].

Пусть на замкнутом интервале времени [0, Т] система внутрипортового оперативного управления испытывает управляющие и возмущающие воздействия, которые с необходимой полнотой описываются соответственно векторами  (t) и  (t). Допустим, что в этих условиях состояние системы в любой момент времени из указанного интервала может быть описано вектором  (t) так, что уравнения связи имеют вид:

(1)

где:  - начальный  момент  интервала  наблюдений, 

- вектор начального состояния системы.

Полагая,  что  изменение  векторных  функций  (t) и  (t), в которые можно вкладывать различный экономико-эксплуатационный смысл в зависимости от содержания рассматриваемой процесса, ограничено замкнутыми областями пространства состояний Dи  пространства   управлений Gсоответственно,   т.е. что

                     (2)

 

а целью управления является достижение на интервале [0,Т] экстремума некоторого функционала:

F=F{(t₀), t}, (3)

 

приходим к классической задаче оптимального управления, фор­мулируемой в данном случае следующим образом: для ситуа­ции, описываемой условиями (1) - (2), найти и реализовать вектор управляющих воздействий  (t) такой, который бы обес­печивал достижение цели управления (3).

Из анализа системы (1) - (3) видно, что сформулированную задачу можно представить в виде совокупности двух задач, ко­торые между собой тесно связаны в силу общности цели уп­равления, но вместе с тем достаточно различимы с точки зре­ния постановки. Первая задача направлена на выбор оптималь­ной программы развития системы управленияв течение задан­ного интервала времени и решается при условии, что состояние системы в конце интервала не фиксировано. Вторая задача со­стоит в обеспечении оптимальной реализации ранее найден­ной программы развития системы, когда состояние последней в любой момент времени из рассматриваемого интервала счи­тается заданным.

Сопоставляя выделенные задачи, можно заключить, что они в общем случае охватывают разные совокупности характери­стик и параметров системы управления и вследствие этого дол­жны решаться в разных режимах. В первом случае во внима­ние необходимо принимать полные множества характеристик и параметров системы управления, а управляющие воздействия искать для системы в целом. Во втором случае решения долж­ны вырабатываться лишь для некоторых элементов системы, выделяемых посредством подмножеств ее характеристик и па­раметров.

Рассмотрим теперь случай, когда иерархия систем управлениявыделяется по временному признаку. Сохраним введенные условия и вновь обратимся к модели (1) - (3).

Предположим, что в результате решения модели   (1) - (3) найден план (t) для промежутка времени [0, Т]. Пусть в мо­менты времени вырабатываются  управляющие   воз­действия (t),  которые также являются  планами,  но для от­резков   времени,   меньших  промежутка [0, Т]. Очевидно, планы (t)  будут   охватывать   производственные   ситуации,   которые являются    лишь   фрагментами   ситуации,   отраженной   в плане  (t), и вследствие этого будут выступать по отношению к плану   (t)  качестве   локальных   планов [4].

Проиллюстрируем рассмотренные случаи конкретными дири­жерами,в первом из которых отражен структурный  признак иерархии. Допустим, что плану  (t)  соответствует план обработки группы судов. Этот план отыскивается в процессе реше­ния ряда  вопросов, связанных с распределением  судов  между причалами, выделением для каждого судна определенного ко­личества   перегрузочных  ресурсов,   составлением   календарных планов-графиков обработки судов. Перечисленные вопросы мо­гут решаться при условии, что величина планового периода заранее не фиксируется, а определяется в процессе составления плана обработки судов. При этом, очевидно, опреде­ляются и сроки обработки каждого судна. При таких   условиях первой из выделенных   выше   задач   соответствует   процесс составления плана  (t)  для всей   совокупности   судов,   а второй задаче соответствуют планы обработки отдельных судов  (t),  разрабатываемые с целью обеспечения параметров плана  (t). Точно так же, рассматривая временной признак иерархии, можно показать, что сменно-суточный план судовых работ, будучи направленным, на обеспечение декадного плана обработки судов, является планом (t) по отношению к плану  (t).С целью проверки возможности применения методов теории массового обслуживания в планировании работы портов были про­анализированы отчетные данные морского порта Роттердам (Нидерланды).  Анализ показал, что прибытие судов к взаимозаменяемым причалам близко к распреде­лению Пуассона, а время обработки судов в порту, как правило, распределено произвольно; иногда оно только соответствует пока­зательному закону распределения.

Поток судов, приходящих в порт, может быть отнесен к про­стейшим потокам, ибо он удовлетворяет требованиям стационарно­сти, отсутствия последействия и ординарности.Вероятность того, что в течение единицы времени tв порт придет ровно k судов, оп­ределяется в формуле:

(4)

где:  k - единственный параметр распределения, равный математи­ческому ожиданию числа требований, поступивших в еди­ницу времени;

е- основание натурального логарифма.

Математические методы, входящие в теорию массового обслу­живания, применимы при определении оптимального числа одно­временно обрабатываемых судов в портах и оптимального числа грузовых причалов, при исследованиях соотношений грузооборота и пропускной способности порта и при решении других задач.

Вывод. Таким образом,  управляющий орган системы внутрипортового управления должен включать взаимосвя­занные контуры управления, функционирующие в разных ре­жимах и обеспечивающие выработку управляющих воздейст­вий как для системы управления в целом, так и для ее отдель­ных элементов, как для принятого интервала планирования, так и для его частей и т. д. С этими контурами в системе внутри­портового управления естественно связываются функции опера­тивного планирования и диспетчерского регулирования.

Список литературы:

1. Козлов В.П., Кутпанбаев Д.Б., Дуйсенбаева Б.Б. Морские порты Казахстана: проблемы и перспективы развития. Алматы, 2005.
2. Бутов А.С., Легостаев В.А. Планирование работы флота и портов-М.: Транспорт. 2004.
3. В.В.Понятковский. Морские порты и транспорт. -Москва.; МГАВТ, 2006.
4. Экспресс-информация ЦБНТИ ММФ. Серия «Морские порты», вып. 24(298), - Москва, 2004.



Комментарии:

Фамилия Имя Отчество:
Комментарий: