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.