Экономические науки/8.Математические методы в экономике

                                             К.т.н. Лясковский А.В.

  Одесская национальная академия пищевых технологий, Украина

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ  УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНО-ГРУЗОВЫМИ ПРОЦЕССАМИ НА ОСНОВЕ ВЕРОЯТНОСТНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ НА ЭВМ

 

        В условиях рыночной экономики, характеризуемой: нестабильностью спроса и  предложения, изменчивостью цен, случайным влиянием условий внешней среды, особую актуальность приобретают задачи оптимального управления  производственными процессами  с учетом их вероятностной природы.

        Одним из хозяйственных объектов, производственные процессы на котором в значительной мере подвержены случайному влиянию внешней среды является  припортовой элеватор. Его основным направлением деятельности  является  прием зерна с железнодорожного и автомобильного транспорта и последующая перегрузка на морские суда.

Проведенные исследования показали, что прибытие транспортных средств с грузом  на элеватор  носит случайный характер.  В этих условиях, одной из основных задач совершенствования системы транспортно-грузовых процессов (ТГП) становится следующая задача, которая заключается в следующем. Исходя из необходимого количества транспортных средств, требующихся для перегрузки установленного объема готовой продукции с транспортных средств, надо определить минимальное число погрузочных средств, в условиях неравномерного поступления транспортных средств под разгрузку и погрузку в течение суток. Одним из наиболее эффективных методов для решения таких задач является теория систем массового обслуживания (СМО), основанная на гипотезе о случайном характере  процессов в объекте.

Предметом  теории массового  обслуживания  является  построение математических моделей, связывающих заданные условия работы СМО (число каналов обслуживания, их производительность,  характер  и  интенсивность  потока  заявок  и  т.д.)  с  показателями эффективности  СМО,  описывающими  ее  способность  справляться  с  потоком  входящих заявок, под которыми понимается прибытие транспорта. 

           Было выявлено, что поступление зерна на элеватор осуществляется по следующей технологии: железнодорожный и автомобильный транспорт, прибывают к предприятию и ожидают заезда под разгрузку, т. е.  попадают в очередь. После заезда на территорию предприятия, выполняется взвешивание и маневровые операции с подачей автомобильного  и железнодорожного транспорта под разгрузку. С окончанием разгрузочных операций и получения документов, транспортные средства  осуществляют маневрирование, взвешиваются и выезжают за территорию.

Таким образом было установлено, что деятельность предприятия по обработке  вагонов, автомашин и судов, может рассматриваться как  система массового обслуживания со случайно возникаю­щими неоднородными заявками. Суть заявки на обслуживание определяется характеристиками внешних параметров, связанных с поступлением транспортной единицы. Выполнение заявки осуществляет коллектив рабочих, обслуживающих систему ТГП. Система транспортно-грузовых процессов - как аппарат обслуживания включает: автомобильный и железнодорожный транспорт, причал  с определенным пере­грузочным оборудованием, путевым развитием для смежного вида транспорта и взаимодействующие зерновые комплексы.

В результате проведенного анализа была разработана концептуальная математическая мо­дель процесса управления транспортно-грузовыми процессами, которая сформулирована следующим образом: при заданных уравнениях связи и ограничениях – требуется найти и реализовать алгоритм управления, обеспечиваю­щий значение показателей эффективности процесса не ниже и не выше допус­тимых значений. Это позволит создать более гибкую терминальную  систему транспортно-грузовых процессов, адаптированную к реальным процессам достав­ки груза от пункта происхождения до пункта потребления с мини­мизацией издержек на хранение и транспортировку.

 Проведенные  исследования системы ТГП на элеваторе показали, что составляю­щие транспортно-грузового процесса являются случайными величинами, подчиняющи­мися закону распределения Пуассона. Поэтому количественная оценка была получена с использованием вероятностных характеристик.

Система транспортно-грузовых процессов на элеваторе была представлена в виде следующей цепи элементов:  «Наземный транспорт»; «Перегрузочная техника»; «Зерновые  комплексы (хранилища)»; «Перевал­ка»; «Причалы»; «Морской транспорт». Все элементы,  принимающие участие в пере­численных процессах, представлены в виде моделей разработанных, как дина­мические массивы и характеризующихся, как постоянные и переменные пара­метры текущих и прогнозных состояний,

В  общем  виде экономико-математическая модель задачи управления ТГП была описана  алгоритмом  в виде следующих   зависимостей:

 1. Уравнения, характеризующего процесс управления в системе  ТГП  (S):

                             S (U, S, X, F, Z, t) = 0    

где:  U - вектор, содержащий данные входа в систему ТГП;

         Х - вектор внутреннего состояния управляемой системы

        F- вектор влияния внешней среды;

        Z –управленческие решения;

        t - интегральный результат управления.                                    

2. Уравнения, характеризующего эффективность процесса управления  в системе  ТГП  (Е), является следующая целевая функция:

                                 E  (U, S, X, F, Z, t) = extr                                          

3. Ограничений, определяющих допустимые пределы изменения управляемых параметров, а также характеризующих требования к выход­ным параметрам системы управления ТГП (L):

                            │ Umin│ ≤ │U│ ≤ │Umax│

                                 │Smin≤│ ≤ │ S│≤ │Smax │                                 

                            │Xmin │ ≤ │X│  ≤│Xmax│

                            │ Fmin │ ≤ │F│  ≤ │Fmax│

  4. Уравнения управления ТГП, представляющего решение уравнений эффек­тивности (1) и связи (2), при заданных ограничениях :

                                       Z{t) = Z {U,A,X,F,Z,,t)                                   

5. Алгоритм преобразования решения данного  уравнения в управляющее воздей­ствие на элементы системы  ТГП, представляются в виде следующего уравнения:

                                      Z(t) → r(t)                                                   

Таким образом, задача управления ТГП формулируется следующим образом. При заданных уравнениях связи и ограничениях - найти и реализовать алгоритм управления, обеспечиваю­щий значение показателей эффективности процесса не ниже и не выше допус­тимых значений.

          В основу  выбора рационального варианта перевалки грузопотока была положена методика вероятностного моделирования этого процесса  на ЭВМ. В основу методики положено определение «максимального экономически оправданного времени» ожидания перевалки.

На ЭВМ были проведены  расчеты параметров модели системы транспортно-грузовых процессов на элеваторе - как системы  массового   обслуживания, которая учитывает случайный характер поступления заявок на обслуживание транспортных  средств. В результате были предложены оптимальные параметры системы ТГП, обеспечивающие  снижение издержек и повышение прибыли.

В результате совершенствования транспортно-грузовых процессов на элеваторе с использованием вероятностной модели произошло уменьшение затрат по пере­грузочной деятельности и удешевление услуг по перевалке, т.е. сокращение рабочего времени на транспортно-грузовые про­цессы и материальных затрат.