К.т.н. Борисова Л.Ф.

Мурманский государственный технический университет (МГТУ), г. Мурманск, Российская Федерация

Метод формирования информационного бизнес-пространства для мультимодальной транспортной системы

Объективные процессы глобализации и интеграции, происходящие в современном мире, не возможны без эффективного функционирования транспортных систем и надежного информационно-логистического обеспечения. Международное транспортное сообщество поставлено перед фактом решения стратегической задачи – выработки нового формата сотрудничества, направленного на объединение существующих транспортных сетей Европы и Азии в общую интегрированную транспортную систему, значительная роль в которой принадлежит России. Концепция развития европейского транспорта строится на интермодальном подходе. Решением для балансирования относительных преимуществ разных видов транспорта является использование интеграторов грузовых перевозок. Глобализация и другие динамические элементы экономики привели транспортную логистику к структурным изменениям. Главными тенденциями были реструктуризация логистики, перегруппировка цепей поставок, изменение графиков в товарных потоках и изменения в управлении транспортом. Процесс вертикальной дезинтеграции в конфигурации цепи поставок ведет к повышению транспортной интенсивности и сопровождается следующими процессами: прекращение государственного регулирования транспортных услуг грузовых перевозок во всех видах транспорта; сильная тенденция в направлении приватизации транспортных работ и партнерство государственного и частного секторов в финансировании инфраструктур; ужесточение природоохранных законов; сильное предпочтение в рамках государственной политики использования интермодального транспорта; увеличение рынка транспортных услуг в плане географического охвата, диапазона транспортируемых товаров и оказываемых услуг; развитие технологий и рост использования инфосистем и телематических приложений. Имеются тенденции в следующих направлениях: рационального развития парков транспортных средств; эффективного использования ресурсов транспортировки; рационального использования видов транспорта; создания новой рабочей среды, характеризующейся взаимодействием внутри цепи поставок. Эта новая рабочая среда выгодна наличием в ней лучшего и более эффективного использования ресурсов (транспортных средств и инфраструктуры), наличием стимулов в выборе видов транспорта и использовании интермодального транспорта, более интенсивной конкуренции за предоставление грузовых транспортных услуг. Наблюдаемые тенденции формируют новые задачи. Совершенствование методов регулирования транспортных потоков направлено на достижение таких целей, как устойчивая транспортная система, эффективность транспорта, снижение перегруженности дорог и т.д. Важнейшими показателями качества транспортного обслуживания, являются безопасность движения, скорость, время доставки, сохранность грузов. Первые три показателя определяются степенью развитости транспортных сетей (пропускной способностью) и эффективностью процедур управления перевозками. Эти показатели связаны с эффективным решением ряда топологических проблем, которые необходимо рассматривать в контексте с общей тенденцией развития мультимодальных (интермодальных) транспортных систем с учетом происходящих глобальных перемен. Актуальными являются следующие задачи: организация эффективного взаимодействия отдельных разнородных транспортных систем при транзитном перемещении транспортных объектов из одной системы в другую; рациональное размещение грузовых перевалочных пунктов, интеграторов грузовых перевозок и логистических центров; эффективное информационное сопровождение объектов перемещения. Сложность в решении поставленных задач состоит в том, что функциональное объединение транспортных систем различных государств в единое целое требует усилий. Создание коллективных органов управления неэффективно из-за отсутствия внутреннего единства. Централизованное управление невозможно, т.к. это интернациональная структура. Подобные проблемы имеют место в мультимодальных транспортных системах, формируемых на основе партнерства государственного и частного секторов. Для обеспечения эффективного взаимодействия разнородных транспортных сетей остается создание единого информационного бизнес-пространства, обеспечивающего качественное выполнение логистических функций. При использовании Интернет-технологий оно могло бы стать основным источником деловой информации и поставщиком разнообразных услуг.

Для решения топологических задач, возникающих при создании мультимодальных (интермодальных) транспортных систем предлагается метод информационно-графического отображения произвольного числа произвольных сетевых топологий, базирующийся на использовании свойств графов кодовых пересечений (ГКП) [1]. Суть метода состоит в кодировании специальным образом узлов в транспортных сетях так, что в результате произвольные топологии транспортных сетей приводятся к виду, соответствующему ГКП. Использование свойств ГКП позволяет формализовать основные процедуры управления по перемещению транспортных объектов, сведя их к простейшим операциям над кодовыми комбинациями номеров узлов транспортной сети, выполняемым с использованием ЭВМ. Например, для определения кратчайшего по числу транзитных узлов пути в системе достаточно знать кодированные номера узлов отправления и назначения. Кратчайший путь определяется в виде его кодовой записи, которая легко читается с использованием специального правила. Кроме того, могут быть определены альтернативные пути любой кратности, а при необходимости кодовая запись пути может быть оптимально скорректирована в процессе движения объекта перемещения [2]. Таким образом, создается возможность избежать централизации в управлении при объединении отдельных разнородных транспортных сетей и сформировать единую мультимодальную (интермодальную) ассоциативную транспортную систему (МАТС), обладающую следующими свойствами: 1) МАТС имеет единое информационное виртуальное бизнес-пространство, обеспечивающее выработку и доставку решений по технологическому взаимодействию различных видов транспорта с учетом требований по безопасности перемещения; 2) МАТС гибко включает в себя произвольное число произвольных транспортных сетей (локальных), имеющих различные топологии, физические среды, виды транспорта, тарифные политики; 3) локальная сеть, входящая в состав МАТС, работает автономно и независимо при транспортировке объектов перемещения в пределах сети; 4)транспортировка объектов перемещения из пункта одной локальной сети в пункт, расположенный в пределах другой локальной сети, обеспечивается по кратчайшему по числу транзитных пунктов пути транзитом через любые другие локальные сети, входящие в состав МАТС. В ходе доказательства этого утверждения разработана аналитическая топологическая модель МАТС.

Задача решается в следующей постановке. Пусть T автономных транспортных сетей с произвольными топологиями представлены в виде Т ориентированных графов G(X_t, Y_t), имеющих множества вершин X_t, мощностями |X_t| = p_t, и множества дуг Y_t мощностями |Y_t|, t=, и не имеющих истоков и стоков. Построить для Т ориентированных графов G(X_t, Y_t), t=, связный изоморфный надграф G(A, V) с множеством вершин A = X_t и множеством дуг V Ê Y_t, являющийся порожденным подграфом ГКП(n, k, r) с параметрами n – длиной кодовой комбинации номера вершины, k – основанием кода, r – мощностью пересечения кодовых комбинации номеров вершин, т.е. ~ G(A, V) Í ГКП(n, k, r), где – дополнение, множество дуг, соединяющих вершины непересекающихся графов. Множество может быть пустым. Элементы множества названы мостами. Алгоритм решения включает следующую последовательность процедур. 1.Построение блочно-диагональных матриц БДМ G(X_t, Y_t). 2.Построение матриц пересечений номеров вершин МПН G(X_t, Y_t). 3.Построение объединенной матрицы пересечений номеров вершин МПН G(A,V). 4.Выбор процедуры нумерования вершин графов (совмещенное или раздельное). 5.Определение параметров n, и r, при заданном значении параметра k порожденного подграфа ГКП(n, k, r). 6.Кодирование вершин произвольных графов.

Алгоритм позволяет формировать структуру МАТС, используя уже существующие транспортные сети, а также допускает «мягкую» реконфигурацию и расширение в неограниченных пределах путем введения (выведения) в общую ассоциацию новых узлов, путей и отдельных транспортных сетей. Топология МАТС оптимизируется с использованием методов динамического программирования.

Процедура совмещенного нумерования вершин, принадлежащих разным графам, позволяет формировать схему оптимального размещения грузовых перевалочных пунктов, интеграторов грузовых перевозок или логистических центров. Процедура раздельного нумерования вершин позволяет формировать схему оптимального расположения мостов – дополнительных путей для перехода из одной транспортной сети в другую. Процедура кодирования вершин проста и экономична в отношении машинного времени. Она может быть легко проведена в случае изменения топологии МАТС. При этом аналитические выражения для определения минимальных по величине структурных параметров n, и r, при заданном значении параметра k изоморфного надграфа произвольного числа произвольных графов, являющегося порожденным подграфом ГКП(n, k, r), имеют вид:

, , i,j = ,

где – наименьшее целое, не меньшее х, A^t_im есть множество вершин, из которых исходят дуги, направленные только в вершины множества A^t_mi, а A^t_mi есть множество вершин, в которые входят дуги, направленные только из множества вершин A^t_im, , L_t – число множеств вершин A^t_im.

Использование единого информационного (кодового) пространства в МАТС, в пределах которого возможно применение виртуальных бизнес-процедур по реализации управления, делает принципиально разрешимой проблему определения кратчайших по числу транзитных пунктов путей в ассоциативной системе, состоящую в том, что путь при транзитной транспортировке объектов перемещения в системе, состоящей из нескольких транспортных сетей, определенный как сумма кратчайших путей в отдельных сетях, в общем случае не является кратчайшим. Упрощается также решение проблем обеспечения безопасности движения всех объектов перемещения в пределах подконтрольной территории и (или) акватории плавания. Процедуры определения путей позволяют эффективно «развести» все объекты перемещения, не допустив их опасного сближения. При этом упрощаются функции и уменьшается нагрузка оператора Центра управления [3]. Использование формализованного представления топологий удобно для компьютерной обработки и незаменимо при решении сложных топологических задач, таких как создание МАТС.

Литература:

1. Борисова, Л. Ф. Прикладные вопросы теории графов кодовых пересечений / Л. Ф. Борисова // Вестник МГТУ : Труды Мурманского гос. техн. ун-та. - Мурманск, 2006. - Т. 9, № 2. - С. 291-300.

2. Борисова, Л. Ф. К вопросу организации движения судов на базе графов кодовых множеств / Л. Ф. Борисова // Электрооборудование и электроэнергетика : сб. науч. трудов / КГТУ. - Калининград, 2003. - С. 53-63.

3. Борисова, Л. Ф. Безопасность движения в виртуальной сети полос движения судов / Л. Ф. Борисова // Вестник МГТУ : Труды Мурманского гос. техн. ун-та. - Мурманск, 2004. - Т. 7, № 1. - С. 6-13.