Міністерство освіти і науки україни

Одеський національний морський університет

Кириллова Олена Вікторівна

УДК 656.61.07:629.123.42-111.2

Організація та управління роботою суден в ролкерній транспортно-технологічній системі

Спеціальність 05.22.01 – транспортні системи

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Одеса – 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Одеському національному морському університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: | доктор технічних наук, професор

Шибаєв Олександр Григорович, Одеський національний морський університет Міністерства освіти і науки України.

Офіційні опоненти: | доктор технічних наук, професор

Мироненко Віктор Кімович, Державний Науково-дослідний центр залізничного транспорту України Міністерства транспорту України, начальник відділення технологій та організації перевезень, м. Київ;

кандидат технічних наук, доцент

Бондаренко Олександр Валентинович, Національний університет кораблебудування ім. Адмірала Макарова, декан кораблебудівного факультету, м. Миколаїв.

Провідна установа: | Східноукраїнський національний університет ім. В. Даля Міністерства освіти і науки України, навчально-науковий інститут транспортних технологій, кафедра “Транспортні технології”, м. Луганськ.

Захист дисертації відбудеться “02” листопада 2005 р. о 14.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.060.01 в Одеському національному морському університеті за адресою: 65029, Україна, м. Одеса, вул. Мечникова, 34.

З дисертацією можна ознайомитись в науково-технічній бібліотеці ім. проф. Г.К. Суслова Одеського національного морського університету за адресою: 65029, Україна, м. Одеса, вул. Мечникова, 34.

Автореферат розісланий “24” вересня 2005 р.

Вчений секретар

Спеціалізованої вченої раді Д 41.060.01,

кандидат технічних наук Н.В. Єфремова

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Ролкерна транспортно-технологічна системає перспективною і конкурентоспроможною системою доставки вантажів, особливо при обслуговуванні напрямків на країни, де є порти з різним ступенем обладнання перевантажувальною технікою, а вантажопотоки відрізняються великою різноманітністю. Технічні засоби морського перевезення вантажів ролкерноїє комерційно привабливими та затребуваними суднами на багатьох напрямках міжнародної торгівлі. Однак, відомі на даний час теоретичні та прикладні дослідження, головним чином, орієнтовані на забезпечення ефективної роботи універсального тоннажу. Багато ж питань, які пов'язані з експлуатацією ролкерів, не досить пророблені та не в повній мірі відображують характер існуючих відносин між суб’єктами ринку транспортних послуг. У зв’язку з тим актуальність теми дисертаційного дослідження обумовлена:

? перспективністю та конкурентоспроможністю ролкерноїна багатьох напрямках міжнародної торгівлі, а також комерційною привабливістю та затребуваністю суден, які входять до її складу;

? необхідністю забезпечити ефективну роботу ролкерноїта її структуроутворюючих елементів, функціонування котрих повинно бути адекватним сучасним умовам зовнішнього середовища;

? недостатнім проробленням багатьох питань, пов’язаних із організацією та управлінням роботою ролкерного флоту в ринкових умовах господарювання.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження проведене відповідно до Концепції розвитку дорожньо-транспортного комплексу України до і цільової комплексної програми “Транспорт”, прийнятої Кабінетом Міністрів України Робота відповідає загальному напрямку і змісту наступних науково-дослідних тем Одеського національного морського університету:“Розробка системи прийняття маркетингових рішень у системі управління діяльністю судноплавних компаній”, державний реєстраційний номер“Розробка теоретичних основ функціонування морського транспорту України в ринкових умовах”, державний реєстраційний номер 0101U001486. Результати дисертаційної роботи використані при виконанні науково-дослідної теми“Удосконалення системи управління морським транспортом на базі сучасних методів і технологій”, реєстраційний номер

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційного дослідження є підвищення ефективності функціонування ролкерноїшляхом розробки теоретичних і методичних положень щодо організації та управління роботою суден типу ро-ро.

Досягнення мети обумовило постановку та вирішення наступних задач:

1. Проаналізувати особливості та умови роботи технічних засобів морського перевезення вантажів ролкерної

2. Провести структурно-функціональний аналіз ролкерної

3. Розробити теоретичні і методичні положення щодо оцінки судноплавною компанією виробничих ситуацій з метою прийняття адекватних їм рішень.

4. Розробити та обґрунтувати підсистему підтримки прийняття рішень, що забезпечують ефективну роботу суден в ролкерній

Об’єкт дослідження-робота суден в ролкерній

Предмет дослідження-методи та засоби забезпечення ефективного функціонування технічних засобів морського перевезення вантажів в ролкерній

Методи дослідження. Теоретичною основою дисертаційного дослідження є основні положення та принципи загальної теорії систем і системного аналізу, транспортних систем і логістики, теорії маркетингу та управлення проектами, теорії множин і графів, методи дослідження операцій.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному:

1. Вперше з урахуванням загальних принципів теорії систем виконаний структурно-функціональний аналіз ролкерноїі розроблена її модель.

2. Вперше на основі системного підходу запропонований функціональний опис процесу ідентифікації судноплавною компанією виробничої ситуації з метою своєчасного рішення відповідних задач або проблем.

3. Сформульовані методичні положення щодо обґрунтування комерційно виправданого заходу судна в порт, які розвивають існуючи в цьому напрямку розробки, ураховують неоднорідність вантажопотоку, а також дозволяють адекватно відобразити типову для транспортного процесу виробничу ситуацію.

4. Запропонований в роботі формалізований опис процесу прийняття рішень щодо визначення оптимальної композиції вантажів у завантаженні ролкера:

? доповнює й розвиває існуючі теоретичні й методичні розробки, пов’язані з питаннями завантаження суден;

? вперше враховує техніко-експлуатаційні особливості суден типу ро-ро та можливість навантаження контейнерів у декілька ярусів, а також легкових автомобілів на контейнера верхньої палуби.

5. Розроблені методичні положення щодо визначення оптимального маршруту роботи судна, які базуються на моделі динамічного програмування, вперше дозволяють приймати рішення виходячи з досягнення максимальної величини показника інтенсивності отримання прибутку і враховуючи різнорідність вхідної інформації про вантажопотоки.

Практичне значення отриманих результатів. Результати, отримані в процесі дисертаційного дослідження, орієнтовані на їх застосування у виробничо-господарській діяльності судноплавних, транспортно-експедиторських і стивідорних компаній. Положення, сформульовані в ході дисертаційного дослідження, забезпечують вищезгаданих суб'єктів ринку транспортних послуг підсистемою підтримки прийняття рішень. Використання елементів цієї підсистеми дозволяє:

? підвищити якість прийняття рішень, пов’язаних з організацією та управлінням роботою ролкерного флоту;

? скоротити час підготовки організаційно-технічних заходів щодо визначення завантаження ролкера і маршруту його роботи;

? забезпечити досягнення кращих фінансово-економічних показників за рахунок підвищення ефективності використання виробничих можливостей судна.

Основні результати, отримані в дисертаційному дослідженні, знайшли застосування у практиці організації виробничого процесу: у стивідорній компаніїна ролкерахпро що свідчать відповідні акти виробничого використання результатів науково-дослідницької роботи.

Особистий внесок здобувача. Дисертація є завершеною науковою працею. Всі результати дослідження отримані здобувачем самостійно. Основні матеріали дисертації викладені встаттях, з якихопубліковані у співавторстві. В публікаціїздобувачем: сформульовані основні переваги ролкерноївизначені експлуатаційні особливості ролкерів, які необхідно враховувати при моделюванні їх завантаження; запропоновані постановка задачі, її цільова функція та відповідні обмеження.

У статтівласний внесок здобувача полягає в наступному: сформульована проблема у загальному вигляді; встановлений зв'язок між різними умовами фрахтового ринку та показниками критичного завантаження судна; детально викладені та обґрунтовані результати дослідження; зроблені висновки; зазначені перспективи розвитку запропонованих положень.

В роботіздобувачем визначена розмірність задачі, що відображено в індексації елементів економіко-математичної моделі; запропоновані цільова функція і обмеження.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дослідження були представлені у відповідних доповідях здобувача на десятьох Міжнародних і Всеукраїнських науково-практичних конференціях:Міжнародній науково-практичній конференції “Наука і освіта”, Дніпропетровськ–Донецькберезняй науково-технічній конференції професорсько-викладацького складуквітняДругій всеукраїнській конференції “Україна наукова”, Дніпропетровськ–Черкаси–Львівтравня Міжнародній науково-практичній конференції “Наука і освіта”, Дніпропетровськ–Донецьксічня конференції професорсько-викладацького складутравняМіжнародній науково–практичній конференції “Наука і освіта?2003”, Дніпропетровськ–ЗапоріжжячервняВсеукраїнській науково-практичній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених за підтримки Київської міської державної адміністрації “Крок у майбутнє”, НТУУ“КПІ”, м. Київчервня Міжнародній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених “Системний аналіз та інформаційні технології”, м. КиївчервнялипняМіжнародній конференції “Наука і освіта”, м. ДніпропетровськлютогоПершій Міжнародній науково-практичній конференції “Науковий потенціал світу”, м. Дніпропетровськлистопада

Публікації. Основні результати дисертаційного дослідження викладені встаттях. З них:статей опубліковано в збірниках, що входять до переліку рекомендованихУкраїни;статей–у збірниках, які видані за матеріалами Міжнародних і Всеукраїнських науково-практичних конференцій.

Структура й обсяг дисертації. Робота складається з вступу, трьох розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків, оформлених окремою книгою. Повний обсяг роботи, включаючи матеріали дисертаційного дослідження і додатки, складаєДисертаційне дослідження викладено наз яких: основний текст займає список використаних джерел включаєнайменувань і охоплюєілюстративна частина включаєрисунків ітаблиць, з якихграфічних об’єкта знаходяться на окремих сторінках і цілком займають їх площу. Окрема частина роботи складається іздодатків, які розташовані на

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтована актуальність теми, сформульовані мета і задачі дослідження, визначені об’єкт, предмет і методи дослідження, викладені наукова новизна і практичне значення результатів, представлені відомості про їх апробацію та виробниче використання.

У першому розділі “Особливості та умови функціонування технічних засобів морського перевезення вантажів ролкерної транспортно-технологічної системи” представлені результати аналізу:

? контейнерної та ролкерноїВстановлені позитивні властивості та недоліки експлуатації відповідних транспортних засобів. Зроблено висновок, що ролкернаямає явні переваги, особливо на напрямках зі складною структурою вантажопотоків, а також при перевезеннях, розосереджених між великою кількістю портів, в яких відсутні спеціалізовані причали і термінали;

? відомих класифікацій суден з горизонтальною системою вантажної обробки. Уточнений зміст поняття “судно накатного типу”. Встановлено, що кожне судно, яке пристосоване до здійснення вантажно-розвантажувальних робіт методом ро-ро слід віднести до суден накатного типу;

? конструктивних і техніко-експлуатаційних особливостей різних модифікацій суден накатного типу. Отримана схема тяжіння вантажів і засобів їх укрупнення до різних типів спеціалізованих суден. Зроблено висновок, що практично усі засоби укрупнення вантажів, колісна техніка, великовагові та крупногабаритні вантажі перевозяться ролкерами. Це робить їх з точки зору специфіки и номенклатури вантажопотоків типовими представниками суден накатного типу;

? літературних джерел. Встановлено, що існуючі розробки, які направлені на вирішення питань, пов’язаних з організацією транспортного процесу, проводились, головним чином, для суден універсального призначення. Вони відображають діючу на момент їх розробки та використання планово-адміністративну систему господарювання.

У другому розділі “Основні положення системи прийняття рішень по управлінню роботою ролкерного флоту судноплавної компанії”:

? проведений структурно-функціональний аналіз ролкерноїв результаті якого запропоновано структурно-функціональний опис, концептуальна і графічна моделі ролкерноїЗроблено висновок що за рахунок підвищення ефективності функціонування тієї чи іншої підсистеми ролкерноїпри фіксації інших підсистем в незмінному стані, можливо досягти підвищення ефективності функціонування всієї

? розроблені теоретичні і методичні положення по диференційованому підходу судноплавної компанії до ідентифікації виникаючих виробничих ситуацій з метою своєчасного прийняття рішень в системі управління;

? систематизований комплекс виробничих задач щодо організації та управління роботою ролкерів з метою розробки методів і засобів їх вирішення, які відповідають об’єкту управління, відображують його стан та перспективи розвитку.

З точки зору системного підходу структурно-функціональний опис ролкерноїпредставляється наступною сукупністю елементів:

(1)

девідповідно структура, функції та емержентність.

Модель структурно-функціонального опису ролкерноїз урахуванням складу її елементів і зв’язків між ними виглядає наступним чином:

(2)

девідповідно множина елементів ролкерноїі зв’язків між ними;

відповідно підсистеми “Судноплавна компанія”, “Вантажовласник”, “Порт”, “Суміжні види транспорту”, “Посередницькі організації”.

Кожна підсистемарозглянута як об’єктта суб’єктуправління і для кожної з них представлений її структурно-функціональний опис. У зв’язку з цимотримає наступний вигляд:

(3)

У наслідок структурно-функціонального аналізу ролкерноїзапропонована її графічна модель

Важливим фактором успішного функціонування судноплавної компанії в сучасних умовах господарювання є своєчасна ідентифікація виробничих ситуацій з метою прийняття адекватних рішень в системі управління.

З точки зору системного підходу функціональний опис системи визначається наступним набором елементів:

(4)

демножина вхідних даних

функція, яка визначає перетворення вхідних даних в становище системи;

множина становищсистеми;

функція, яка визначає перетворення становища системи у вихідні дані

множина вихідних даних

На підставі цього в роботі сформульовані наступні положення по диференційованому підходу судноплавної компанії до ідентифікації виробничої ситуації:

? вплив зовнішнього середовища та множина вхідних данихякі кількісно і/або якісно відображують ці впливи, передбачають виникнення відповідної реакції системи на виникаючу виробничу ситуацію;

? при аналізі вхідних даних, що поступають в систему, функція перетвореннявідносить ситуацію до категорії “задач”, “проблемно-орієнтованих задач” або “проблем”

? функціясприяє формуванню доцільної поведінки системи при заданих умовах, тобто визначає становищеяке дозволяє системі, з урахуванням її мети, адекватно реагувати на виникаючу ситуацію;

? функціяце функція, яка сприяє перетворенню становищв вихідні значення

Таким чином, для судноплавної компанії виникаючі виробничі ситуації та їх наступна ідентифікація характеризуються наявністю кількох можливих варіантів:

1. “Задача”-це типова для системи ситуація, шляхи подолання якої їй відомі. Тобто виникаюча ситуація багаторазово подолалась системою, в ній є образ (прототип) цієї ситуації, спосіб (алгоритм) її вирішення та достатній досвід його використання.

2. “Проблемно-орієнтована задача”-це ситуація, яка подібна тій, що вже мала місце для системи. Внаслідок цього в системі є аналог її вирішення, але немає достатнього досвіду щодо його використання, а окремі параметри, які кількісно і/або якісно відображують ситуацію, характеризуються новизною для системи.

3. “Проблема”-це нетипова для системи ситуація, шляхи подолання якої системі на даному етапі невідомі. Наявність “проблеми” потребує від системи пошуку та поетапної розробки способу її вирішення.

Судноплавні компанії як складні системи по-різному реагують на однакові ситуації. Для одних компаній виникаюча ситуація є “задачею”,для інших–стає “проблемою”.“

Проблемою” для судноплавної компанії може стати будь-який комплекс заходів, пов’язаних з інвестиційною, комерційною, виробничою та іншими видами діяльності: будування і модернізація суден; відкриття нових ліній; реорганізація підприємства, удосконалення та реінжиніринг процесів; диверсифікація діяльності та багато іншого.

До категорії “задач” у сфері діяльності судноплавної компанії слід віднести, перш за все, питання, пов’язані з оперативним управлінням роботою флоту, наприклад: формування схем руху суден і їх завантаження, розставлення суден по лініях і розробка графіків їх роботи, встановлення показників роботи флоту, а також інші питання, пов’язані з поточною діяльністю апарату управління, забезпеченням раціонального та ефективного використання основних виробничих фондів підприємств.“

Проблемно-орієнтованою задачею” для судноплавної компанії може стати будь-який комплекс заходів, які, поряд з видимою типовістю для системи, містять елементи новизни для неї, наприклад:

? заходи, пов’язані з традиційно експлуатаційними питаннями завантаження судна, є для системи типовими у тому випадку, якщо транспортування певного вантажу вже відбувалося на даному судні. Коли ж до перевезення пред’явлений вантаж, який відрізняється специфічними особливостями (наприклад, великоваговий і крупногабаритний) і кожен раз процес підготовки до його навантаження/розвантаження, розміщення і транспортування вимагає ретельного пророблення усіх деталей, то типова для системи ситуація придбає деякі нетипові для неї риси;

? типові проекти (наприклад, проект поповнення флоту), розробка та реалізація яких вже здійснювалась в рамках судноплавної компанії.

Таким чином, ситуація, яка ідентифікована системою як “проблемно-орієнтована”, має ознаки як типової, так і нетипової ситуацій. Тобто вона є проміжною ланкою між “задачею” та “проблемою”.

Виходячи із диференційованого підходу судноплавної компанії до ідентифікації виробничої ситуації, передбачаються наступні описи можливих становищсистеми:

? якщо ситуація ідентифікується як “задача”, то функціяперетворює вхідні дані в становище системияке відповідає першому функціональному контуру і підсистемі традиційного управління роботою флоту;

? якщо ситуація ідентифікується як “проблема”,то функціяперетворює вхідні дані в становище системияке є адекватним другому функціональному контуру та підсистемі проблемно-орієнтованого управління;

? якщо ситуація ідентифікується як “проблемно-орієнтовна задача”, то функціяперетворює вхідні дані в становище системиабощо залежить від конкретних обставин, знань і досвіду, які є в системі відносно подолання подібної ситуації в минулому.

Перший функціональний контур складається із двох рівнів: перший рівень–підсистема традиційного управління роботою флоту, другий–підсистема підтримки прийняття рішень. Головною метою першого контуру є забезпечення стійкого функціонування системи, отримання планових результатів, забезпечення адекватної реакції на зміни та відхилення в роботі об’єкта управління, саморегуляція та “виживання” системи в типових ситуаціях, за рахунок вибору та активізації підсистеми, яка вже є в системі.

Поява “проблеми” для системи є фактором, який обумовлює її переведення до стануі активізацію другого функціонального контуру, котрий складається із підсистеми проблемно-орієнтованого управління та підсистеми підтримки прийняття рішень. Підсистема проблемно-орієнтованого управління-це підсистема що створюється для вирішення “проблеми”.Під створенням підсистеми розуміється процес вибору елементів із внутрішнього середовища системи та формування зв’язків і розподіл функцій між ними.

Другому рівню обох контурів відповідає підсистема підтримки прийняття рішень. В рамках цього рівня відбувається накопичення інформації з різних підсистем, формування досвіду практичного використання науково-теоретичного і ресурсного потенціалу системи з урахуванням сучасних тенденцій науки і техніки, формування бази знань щодо рішення задач або проблем. У зв’язку з універсальністю багатьох елементів підсистеми підтримки рішень (методів, моделей, алгоритмів і т.д.), вони можуть використатися в рамках різних функціональних контурів.

Незалежно від функціонального контуру суб’єкт управління та підсистема підтримки прийняття рішень, яку він використовує, повинні відповідати об’єкту управління. У зв’язку з цим необхідна розробка комплексу методів і засобів рішення виробничих задач, які пов’язані з експлуатацією ролкерів.

Третій розділ “Розробка та обґрунтування рішень щодо управління роботою суден типу ро-ро” присвячений розробці та обґрунтуванню підсистеми підтримки прийняття рішень, що забезпечують адекватну зовнішнім і внутрішнім умовам ефективну роботу технічних засобів морського перевезення вантажів ролкерноїВ цьому розділі:

? формалізована задача формування варіантів роботи судна, яка висувається в якості робочої гіпотези і трактується як інтерпретація класичних правил формування схем руху суден. Її рішення базується на теорії множин і теорії графів;

? представлені методичні положення щодо обґрунтування комерційно виправданого заходу судна в порт схеми руху. Показник критичного завантаження судна при цьому розглядається з точки зору встановлення мінімальної кількості вантажу, перевезення якого є комерційно доцільним;

? запропонована економіко–математична модель, яка дозволяє встановити оптимальну композицію вантажів та їх розподіл між приміщеннями ролкера, з урахуванням: основних техніко–експлуатаційних особливостей суден типу ро-ро; можливості та доцільності навантаження контейнерів в декілька ярусів, де технічно і технологічно це допустимо, а також автомобілів на контейнера верхньої палуби;

? розроблена модель динамічного програмування, реалізація якої дозволяє при різнорідній вхідній інформації про вантажопотоки, встановити оптимальний варіант роботи судна.

Для формування варіантів роботи судна необхідно визначити його початкову позицію. Вона відповідає станусистеми, тобто часу і місцю його звільнення від обов’язків попереднього періоду. Порядок формування варіантів роботи судна передбачає реалізацію наступної послідовності етапів.

На основі інформації про вантажопотоки формується множина демножина портів навантаження,множина портів розвантаження,Із елементів множиніутворюється множина елементи якої–упорядковані пари портів

(5)

Пари портів відображуються за допомогою незв’язного графадемножина вершин;множина ребер. Графпредставляє собою сукупність зв’язних графіввідмітною рисою яких є те, що ніяка вершина одного з них не пов’язана шляхом ні з якою вершиною іншого. Кожен із цих графів відповідає певній парі портів.

На базі сполучення різних пар портіввідбувається формування множинисхем рухутобто утворюється відношення на множиніМножинауявляє собою об’єднання множин

(6)

деодноелементна множина, тобто множина простих схем рухукожна з яких складається з однієїпари портів;

відповідно двоелементна іелементна множини складних схем рухуякі утворені з двохі відповідно зпар портів.

Відношення на множинівідображується за допомогою графа демножина вершин;множина ребер, кожне з яких–певна схема рухущо складається з декількох пар портів.

Виходячи із особливостей вантажопотоку і характеристик судна здійснюється перевірка можливості його роботи на схемі. Для цього будується матрицяелементи якої приймають наступні значення: |

якщо робота судна на схеміможлива;

у протилежному випадку.

Далі визначаються експлуатаційні і валютно-фінансові показники роботи ролкера, в тому числі, і його комерційно доцільне завантаження.

На підставі множиниформується її підмножинаКожен її елемент позначає пару портів, перший з якиххарактеризує порт, що відповідає початку схемидругийїї закінченню:

(7)

Формування маршрутів роботи судна відображується за допомогою графаЙого вузли і ребра диференціюються по крокахкожен з яких відповідає певному етапові процесу прийняття рішень щодо переходу від однієї вершини графа до іншої. Кожне реброхарактеризує відповідну схему рухусудна на кроціНа початковому кроці рішення приймається на підставі поточної інформації про вантажопотоки. Подалі-з урахуванням отриманих заявок вантажовласників на перевезення вантажів і з використанням інформації про прогнозну величину вантажопотоків.

Графє зваженим, оскільки кожному його ребру відповідають певні параметри: прибуток витратичасза який отримані ці показники, та інтенсивність отримання прибуткупри роботі судна на схеміДля визначення графана кожному кроці формується матриця ваги

(8)

Незалежно від форми судноплавства та складності схеми руху суттєву значність в галузі управління технологічними процесами морського перевезення вантажів мають задачі, пов’язані з формуванням завантаження окремих суден.

При негативних для судновласника умовах фрахтового ринку важливою для нього стає задача обґрунтування комерційно доцільного завантаження судна. Її рішення пов’язано з встановленням такої мінімальної кількості вантажу, перевезення якого є комерційно виправданим. Очевидно, що величина завантаженнясудна повинна відповідати одному з наступних обмежень:

(9)

демаксимальна кількість вантажу, розміщення та перевезення якого обумовлено технічними характеристиками судна і не перешкоджає забезпеченню його належних морехідних якостей;

відповідно критичне та граничне комерційно доцільне завантаження ролкера.

Під критичним комерційно доцільним завантаженнямв даному випадку, розуміється така кількість вантажу, в результаті перевезення якого буде забезпечене отримання доходу, розмір якого покриває загальні змінніта прямі постійнівитрати транспортного засобу.

Граничне комерційно доцільне завантаженняу свою чергу, відображує таку кількість вантажу, транспортування якого забезпечує отримання доходу, розмір якого покриває крім загальних зміннихта прямих постійнихвитрат, ще і віднесену на даний вантаж величину непрямих постійних витрат.

При наявності умов “ринку вантажовласника”, коли попит на тоннаж менш, ніж його пропозиції, припускається, що забезпечення повного завантаження судна хоч і є бажаним, але не уявляється можливим. У зв’язку з цим, актуальним з точки зору комерційної експлуатації судна є виконання одного з наступних обмеженьабоОднак це не виключає необхідність дотримання і обмеженняяке дозволяє забезпечити експлуатацію транспортного засобу відповідно до його технічних характеристик. Це обмеження набуває пріоритетного значення в умовах “ринку судновласника”, коли попит на тоннаж перевищує його пропозиції, та прагнення максимізувати завантаження суднаобмежується його техніко-експлуатаційними можливостями.

Показники критичногоі граничногокомерційно доцільного завантаження судна виражаються в одиницях вагиабо об’ємуі встановлюються:

? для судна в цілому на схемі

(10)

(11)

девідповідно дохід, змінні витрати, валова маржа, які приходяться на тонну і кубічний метр вантажу.

? для кожного портусхеми

? для кожного вантажу

a) і портусхеми(по вазікубатурі кількості укрупнених вантажних міст

b) для пари портівсхеми(по вазікубатурі кількості

Той чи інший варіант розрахунків може бути використаний в залежності від конкретних умов, можливості отримання необхідної інформації і мети, яка стоїть перед особою, що приймає рішення.

Для вирішення задачі формування завантаження ролкера і розподілу вантажів між його приміщеннями розроблена наступна економіко-математична модель:

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

(25)

(26)

(27)

(28)

(29)

декількістьв блоцівантажного приміщення (палуби)

тарифна (фрахтова) ставка, яка встановлена за перевезення відповідноодиниці ваги та одиниці об’єму вантажу

параметри, які визначаються виходячи з наступних умов: |

якщо тарифна (фрахтова) ставка встановлюється відповідно заодиницю ваги, одиницю об’єму

у протилежному випадку

відповідно вага, об’єм і площа вантажного місця

об’єднання множин вантажних приміщень, які розташовані вище і нижчеголовної палуби

об’єднання множин вантажних блоківна палубах

об’єднання множин вантажів, при транспортуванні яких тарифна (фрахтова) ставка встановлюється відповідно за однеза одну тоннуза один кубічний метр |

якщо вантажможе бути розташований в блоціпалуби

у протилежному випадку

параметр, який встановлює можливість розміщення вантажув блоціпалуби

допустиме навантаження на палубублоку

питомий навантажувальний об’єм;

коефіцієнт, який враховує технологічне недовикористання площі палуби при розміщенні вантажу

= | якщо розміризбігаються з розмірамифутового контейнера, або кількістьможе бути перерахована вфутовий еквівалент

у протилежному випадку

параметр, який встановлюється виходячи з наступних умов:

максимальна кількістьфутових контейнерів, розміщення яких можливо на палубі

об’єднання множинякі розташовані відповідно в першомудругомутретьомуі в четвертомуярусах;

параметри, які встановлюються наступним чином: |

якщо вантажне місце є відповідно футовим контейнером або легковим автомобілем

у протилежному випадку

Цільова функціязабезпечує одержання максимального доходу.

Обмеженнявстановлює таку кількість вантажу, яка не перевищує чисту вантажопідйомність ролкера.

Нерівністьвраховує гранично припустиме навантаження на палубу ролкера.

Обмеженнярегламентує максимально допустиму кількість вантажів по кубатурі.

Вираззабезпечує розміщення такої кількості вантажних місць, сумарна площа яких з урахуванням технологічних зазорів між ними не перевищує корисну площу палуби.

Аналіз виконавчих вантажних планів ролкерапоказав, що для забезпечення остійності судна треба розташовувати мінімальну кількість вантажів у розмірівід вантажопідйомності судна–на верхніх палубах і максимального, у розмірівід вантажопідйомності судна–на нижніх. Таким чином, за рахунок введення в модель обмежень забезпечується належна остійність судна. Такого роду співвідношення дозволяють ураховувати вимоги остійності з точністю достатньою для даного рівня управління.

Співвідношенняце обмеження по кількостіі колісної техніки, по вазі і об’єму вантажу. Якщо модель реалізується з метою прийняття рішень по завантаженню ролкера, робота якого в наступному періоді строго регламентована комерційними угодами і/або є уточнена інформація щодо вантажопотоків, то обмеженняперетворюються в рівняння з метою забезпечити освоєння всього вантажопотоку.

Умовивизначають таку кількість вантажу, перевезення якого на даному транспортному засобі є комерційно доцільним.

Нерівністьвстановлює можливість розміщення на палубі визначеної кількості футових контейнерів і вантажів, фактична кількість яких може бути перерахована вОднак обмеженняне враховує розташування штатних контейнерних місць, а виходячи з цього і кількість футових контейнерів, які можуть бути розміщені на палубі відповідно судновій документації. Введення обмеженнядозволяє урахувати перелічені фактори.

У світі широко поширена практика перевезення легкових автомобілів на контейнерах верхньої палуби. З метою урахування цього технологічного аспекту в модель введені обмеження які забезпечують розміщення-футових контейнерів, а також легкових автомобілів у другому, третьому та четвертому ярусах відповідно, де технічно і технологічно це допустимо.

Виразвказує, що параметр управління є цілочисельною перемінною.

При організації та управлінні роботою ролкера важливе значення приділяється встановленню оптимального маршрутуйого роботи Розв’язання цього питання здійснюється внаслідок реалізації наступної економіко-математичної моделі задачі динамічного програмування:

(30)

(31)

(32)

(33)

деінтенсивність отримання прибутку на кроціу стані системи

параметр управління, який приймає наступні значення: |

якщо схема рухувибирається на кроців стані системи

в протилежному випадку.

прибуток на кроців кожному стані системипри роботі судна на схемі

оптимальна величина інтенсивності отримання прибутку на кроці

період часу, на протязі котрого отримані фінансові показники, які відповідають встановленому оптимальному значенню інтенсивності прибутку на кроці

час роботи судна на схеміпочаток якої характеризується станом системи

параметри, які визначаються наступним чином: |

якщо вибір схеми рухуна кроців стані системиздійснюється внаслідок обробки і аналізу поточної інформації щодо вантажопотоків і місця дислокації судна;

у протилежному випадку.

якщо вибір схеми рухуна кроців стані системивідбувається на підставі існуючих заявок на перевезення вантажів;

у протилежному випадку.

якщо в основі вибору схеми руху на кроців стані системизнаходиться інформація про прогнозну величину вантажопотоку;

у протилежному випадку.

імовірність появи вантажопотоку на кроці

Цільова функціявстановлює таке рішення, яке забезпечує максимальне значення показника інтенсивності отримання прибутку по схемах, які входять в плановий період. Таким чином при виборі оптимального варіанту роботи судна ураховуються не тільки фінансові результати, але й час, за який буде забезпечено їх отримання. Рівнянняописує процес руху системи. Записвідображує можливі значення параметрів управління. Виразвводиться в модель у зв’язку з тим, що із всієї множини управлінських рішень необхідно вибрати одне, яке відповідає обраному критерію оптимальності.

Для реалізації рішення цієї задачі, використовується принцип оптимальності Його характерною рисою є рух від кінця процесу, тобто від стоків графуВ загальному вигляді рекурентну процедуру, яка проводиться для встановлення оптимального маршрутуроботи ролкера, можливо представити наступним чином:

(34)

Висновки

Найважливіша задача, яка вирішена в дисертаційному дослідженні, полягає в розробці теоретичних і методичних положень щодо ефективної організації та управління роботою суден в ролкерній

Найбільш суттєвими науково обґрунтованими та експериментально підтвердженими результатами, які отримані в дисертаційному дослідженні, є:

1. Структурно-функціональний опис і модель ролкерної

2. Теоретичні та методичні положення по диференційованому підходу судноплавної компанії до ідентифікації виробничої ситуації з метою адекватної реакції на неї та своєчасного прийняття рішень в системі управління.

3. Методичні положення щодо обґрунтування комерційно доцільного заходу судна в порт, які отримані на підставі виявлених закономірностей впливу умов фрахтового ринку на характер використання виробничих потужностей.

4. Формалізований опис процесу прийняття рішень щодо формування композитного завантаження ролкерів, який ураховує їх техніко-експлуатаційні особливості та умови роботи.

5. Положення щодо визначення оптимального маршруту роботи судна, які базуються на моделі задачі динамічного програмування і дозволяють приймати рішення із використанням різнорідної вхідної інформації про вантажопотоки.

Проведені експериментальні дослідження підтвердили адекватність запропонованих в роботі і доведених до практичної реалізації положень і економіко-математичних моделей відповідному виробничому об’єкту.

Список опублікованих праць за темою дисертації

Основні наукові фахові видання:

1. Шибаев А.Г., Кириллова Е.В. Моделирование загрузки судов накатного типа // Методи та засоби управління розвитком транспортних систем:Зб.наук.праць.–Одеса:ОДМУ,2001.–Вип.2.–С.195–201.

2. Кириллова Е.В. Особенности модели загрузки судна типа ро-ро при линейной форме судоходства // Методи та засоби управління розвитком транспортних систем:Зб.наук.праць.–Одеса:ОДМУ,2002.–Вип.3.–С.234–241.

3. Кириллова Е.В. Экспериментальные исследования по оптимизации загрузки судна накатного типа // Методи та засоби управління розвитком транспортних систем:Зб.наук.праць.–Одеса:ОДМУ,2002.–Вип.4.–С.233–249.

4. Кириллова Е.В. Обоснование системы проектно-ориентированного управления деятельностью судоходной компании // Методи та засоби управління розвитком транспортних систем:Зб.наук.праць.–Одеса:ОНМУ,2003.–Вип.6.–C.186–199.

5. Ревенко В.Л., Кириллова Е.В., Шибаев А.Г. Определение коммерчески оправданной загрузки судна при линейной форме судоходства // Автоматизовані системи управління і нові інформаційні технології:Зб.наук.праць.–Київ:Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій и систем НАН України та МОН України,2004.–Вип.2.–С.126–143.

Праці, які додатково відображають наукові результати дисертації:

6. Шибаев А.Г.,Кириллова Е.В. Оптимальное размещение грузов на судах типа ро-ро при оперативном управлении работой флота // Нові інформаційні технології навчання в навчальних закладах України:Зб.наук.праць.–Одеса:ОДМУ,2001.–Вип.7.–С.109–114.

7. Кириллова Е.В. Проектно-ориентированное управление деятельностью судоходной компании // Наука і освіта: Матеріали VI Міжнародної науково–практичної конференціїсічняТом11.Технічні науки. – Дніпропетровськ:Наука і освіта,2003.–С.7–8.

8. Кириллова Е.В. Основные положения функционального описания проектно-развивающихся систем // Системний аналіз та інформаційні технології: Матеріали V Міжнародної науково-практичної конференції студентів, аспірантів и молодих вченихлипня–Київ:НТУУ“КПІ”,2003.–С.58–60

9. Кириллова Е.В. Развитие модели оптимизации загрузки судов типа ро-ро // Україна наукова?2003:Матеріали Міжнародної науково–практичної конференціїчервня Том29.Технічні науки.–Дніпропетровськ:Наука і освіта, 2003.–С.32–34.

10. Кириллова Е.В. Коммерчески целесообразная загрузка судна // Наука і освіта 2004:Матеріали VII Міжнародної науково-практичної конференціїлютогоТом62.Технічні науки. – Дніпропетровськ:Наука і освіта,2004.–С.60–63.

11. Кириллова Е.В. Структурно-функциональное описание ролкерной транспортно-технологической системы // Науковий потенціал світу:Матеріали Першої Міжнародної науково-практичної конференції листопадаТом23.Логістика.–Дніпропетровськ: Наука і освіта,2004.–С.9–14.

Анотація

Кириллова О.В. Організація та управління роботою суден в ролкерній транспортно-технологічній системі. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.01 – транспортні системи. – Одеський національний морський університет, Одеса, 2005.

Дисертаційне дослідження присвячене розробці теоретичних і методичних положень щодо організації та управління роботою суден в ролкернійз метою підвищення ефективності її функціонування.

В роботі уточнена класифікація суден накатного типу, отримана схема тяжіння вантажів і засобів їх укрупнення до перевезення на суднах спеціалізованого флоту. Проведений структурно-функціональний аналіз ролкерноїі розроблена її модель. Сформульовані основні теоретичні і методичні положення щодо оцінки судноплавними компаніями виникаючих виробничих ситуацій. Розроблена підсистема підтримки прийняття рішень, яка включає теоретичні та методичні положення, що дозволяють: обґрунтувати комерційно виправданий захід судна в порт схеми руху, оптимізувати завантаження ролкера та встановити оптимальний маршрут його роботи.

Ключові слова: транспортно-технологічна система, судно, ролкер, вантаж, судноплавна компанія, управління, рішення.

Annotation

Кirillоva Е.V. The organization and management of vessel’s work in rolker transport-technological system. – Manuscript.

The dissertation on competition for the scientific degree of Candidate of Technical Sciences on specialty 05.22.01 – transport systems - Odessa National Maritime University. - Odessa, 2005.

Dissertational research is dedicated to working out of theoretical and methodical positions on the efficiency organization and management of vessel’s work in rolker transport-technological system

In work classification of ro-ro vessels type is specified, the circuit of gravitation of cargoes and means of their integration to transportation on vessels of the specialized fleet is received. The structurally functional analysis of rolkeris carried out and its model is worked out. The basic theoretical and methodical positions on the estimation of the navigable companies of arising industrial situations are formulated. The subsystem of support of decision-making for the navigable companies maintaining ro-ro ships, including the theoretical and methodical positions allowing is worked out: to prove commercially justified call of a vessel in port of the circuit of movement, to optimize the loading of ro-ro ship and to define an optimum route of its work.

Key words: transport-technological system, vessel, ro-ro ship, cargo, shipping company, management, solution.

Аннотация

Кириллова Е.В. Организация и управление работой судов в ролкерной транспортно-технологической системе. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.01 – транспортные системы. – Одесский национальный морской университет, Одесса, 2005.

Диссертационное исследование посвящено разработке теоретических и методических положений по организации и управлению работой судов в ролкерной транспортно-технологической системе с целью повышения эффективности ее функционирования.

Для достижения поставленной цели сформулирован и исследован соответствующий комплекс задач.

В результате решения первой задачи, которая посвящена анализу особенностей и условий работы технических средств морской перевозки грузов ролкерной

? выявлены преимущества и недостатки эксплуатации технических средств морской перевозки грузов контейнерной и ролкернойВ результате сделан вывод о том, что ролкернаяпредпочтительнее контейнерной на направлениях со сложной структурой грузопотока и при перевозках, рассредоточенных между большим числом портов, в которых отсутствуют специализированные причалы и терминалы;

? установлено теоретическое противоречие в сфере использования терминологии относительно судов с горизонтальной системой грузообработки. Для преодоления этого противоречия, а также с целью выработки адекватного понятийного аппарата, уточнено содержание понятия “судно накатного типа” и предложена обобщенная классификация этого типа судов;

? в результате анализа конструктивных особенностей различных модификаций судов накатного типа получена уточненная схема тяготения грузов и средств их укрупнения к различным типам специализированных судов.

При реализации второй задачи диссертационного исследования проведен структурно-функциональный анализ ролкернойв результате которого предложены:

? структурно-функциональное описание ролкерной

? концептуальная и графическая модели ролкерной

? положения по структурно-логическому формированию системного эффекта в ролкерной

В результате решения третьей задачи диссертационного исследования:

? разработаны теоретические и методические положения по оценке судоходной компанией производственных ситуаций с целью выработки адекватных им решений в системе управления;

? систематизирован комплекс производственных задач по организации и управлению работой судов типа ро-ро с целью разработки методов и средств их решения.

Результатами четвертой задачи диссертационного исследования, которая направлена на разработку и обоснование подсистемы поддержки принятия решений, обеспечивающих эффективную работу судов в ролкернойявляются:

? способ построения вариантов работы судна, основанный на положениях теории множеств и теории графов, который выдвигается в качестве рабочей гипотезы и трактуется как интерпретация классических правил формирования схем движения судов;

? основные положения по обоснованию коммерчески оправданного захода судна в порт схемы движения. Показатель критической загрузки судна при этом рассматривается не с точки зрения безопасности, связанной с определением максимального количества груза, при перевозке которого соблюдаются мореходные качества судна, а с позиции коммерческой целесообразности;

? экономико-математическая модель, позволяющая определить оптимальную композицию грузов и их распределение по грузовым помещения ролкера, с учётом: основных технико-эксплуатационных особенностей судов этого типа; различных условий фрахтового рынка; возможности и целесообразности погрузки контейнеров в несколько ярусов на палубах, где технически и технологически это допустимо, а также легковых автомобилей на контейнера верхней палубы;

? модель задачи динамического программирования, реализация которой позволяет при разнородной исходной информации о грузопотоках, определить оптимальный вариант работы судна;

? экспериментальные исследования, которые отражают адекватность предложенных положений и экономико–математических моделей соответствующему производственному объекту.

Ключевые слова: транспортно-технологическая система, судно, ролкер, груз, судоходная компания, управление, решение.