Введение к работе
Актуальность темы исследований. Мировые тенденции перехода от промышленного общества к информационному в полной мере затронули и транспортную отрасль. Современные перспективы развития транспорта все чаще диктуют необходимость унификации, интеграции и объединения разнородных процессов в единую вертикально и горизонтально структурированную систему управления транспортом. Такой системой на данный момент является транспортно-логистический комплекс.
Большая часть проблем в транспортной сфере возникает из-за нехватки времени и ресурсов, что является результатом нерационального планирования. Многие аналитики отмечают, что грузопотоки, связывающие крупных промышленников с потребителями, часто никем не планируются и не управляются.
Основной панацеей современности несомненно являются информационные технологии, которые позволяют значительно ускорить и рационально реструктуризировать процессы с целью повышения их эффективности.
На данный момент в сфере программного обеспечения АСУ транспортных процессов появился ряд новых продуктов. Но большая часть из них представляют собой переделанные АСУ из других отраслей народного хозяйства, абсолютно не учитывающие специфику транспорта. В частности, на данный момент не существует ни одного полностью удовлетворяющего требованиям времени программного обеспечения, позволяющего производить планирование и управление погрузочными процессами.
Основными участками транспортного процесса, которые в первую очередь нуждаются в автоматизации, являются механизмы складирования груза и связи между различными этапами грузоперевозок. В первом случае разработчики сталкиваются с нерешенной на данный момент научной проблемой, относящейся к классу NP-полных: карго-планирование для целей размещения трехмерных объектов. Эта проблема стоит для всей сферы складирования груза, однако, для транспортной отрасли она еще более актуальна с введением учета дополнительных измерений, таких, как масса, угол наклона и т.д. в случае складирования на транспортных объектах (суда различных видов плавания). Во втором же случае основным камнем преткновения являются принципиально различные и сложно совмещаемые для связного взаимодействия системы частичной автоматизации (поэтапно) процессов.
Цель работы и задачи исследования.
Целью диссертационной работы является повышение эффективности работы транспортно-логистического комплекса путем разработки методологической, математической и алгоритмической обеспеченности управления транспортными процессами.
Объектом исследования является транспортно-логистический комплекс, рассматриваемый как совокупность обособленных транспортных узлов и связей между ними.
Предметом исследования являются модели, методы и алгоритмы построения эффективного пространства движения груза.
Для выполнения поставленной цели потребовалось решение следующих основных задач:
-
Анализ текущего состояния транспортной отрасли и оценка эффективности логистических связей; состояния функционирования транспортно-логистических центров (ТЛЦ) и состояние развития ТЛК.
-
Построение функциональной структуры АСУ ТЛК с интегрированными в нее механизмами защиты каналов связи.
-
Математическое и алгоритмическое обеспечение рационального размещения трехмерных объектов формы параллелепипеда в пространстве.
-
Построение эффективных алгоритмов размещения грузов в судовых грузовых отсеках, обеспечивающих безопасность эксплуатации судна при грузоперевозках, а также оперативное перемещение груза при чрезвычайных ситуациях.
Методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы математического моделирования, математический аппарат оптимизации, эвристические методы решения оптимизационных задач, в частности, генетические алгоритмы, теория автоматического и автоматизированного управления.
Научная новизна и положения, выносимые на защиту. Основными научными положениями диссертации являются:
-
оценка существующего мирового и отечественного опыта по оперативному управлению транспортными процессами в рамках ТЛК;
-
комплексная модель многофункциональной вычислительной сети АСУ, решающей задачи управления транспортными процессами в рамках информационного пространства ТЛК;
-
математические модели размещения трехмерных объектов в заданном пространстве и размещения груза с учетом остойчивости судна;
-
математическая модель для определения местоположения груза по показаниям кренометра и дифферентометра;
-
алгоритмическое и программное обеспечение «Универсальный карго-планировщик» для получения рационального решения оптимизационной задачи на базе эффективного применения эвристических алгоритмов.
Практическая значимость исследований. Сформулированные выводы и рекомендации могут быть использованы при решении задач, изложенных в «Стратегии развития транспорта до 2030 года».
Реализация и внедрение результатов. Модели размещения грузов и программный комплекс внедрены: в учебном процессе кафедр «Прикладная математика» и «Транспортная логистика» Санкт-Петербургского государственного университета водных коммуникаций, в ЗАО «Канонерский судоремонтный завод», ООО «ИНФОКОМ», ООО «ЛогисЛайн».
Апробация работы. Основные результаты диссертационных исследований докладывались на следующих конференциях:
-
XII Санкт-Петербургская международная конференция «Региональная информатика-2010». 2010, Санкт-Петербург.
-
XI международная научная конференция, посвященная 70-летию профессора В.П. Дьяконова «Системы компьютерной математики и их приложения» - 2010, Смоленск, СмолГУ.
-
Межвузовская научно-практическая конференция студентов и аспирантов «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России». 2010 год, Санкт-Петербург, ФГОУ ВПО СПГУВК.
-
Международная научно-практическая конференция «Водный транспорт России: инновационный путь развития». 2010 год, Санкт-Петербург, ФГОУ ВПО СПГУВК.
-
Международная научно-практическая конференция, посвященная 200-летию подготовки кадров для водного транспорта России «Водные пути России: строительство, эксплуатация, управление». 2009 год, Санкт-Петербург, ФГОУ ВПО СПГУВК.
-
Международная научно-практическая конференция, посвященная 200-летию подготовки кадров для водного транспорта России «Водные пути: строительство, эксплуатация, управление». 2009 год, Санкт-Петербург, ФГОУ ВПО СПГУВК.
-
7 и 8 международные научно-практические конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности». 2009 ,Санкт-Петербург.
-
Научно-техническая конференция молодых научных сотрудников «Водные пути и гидротехнические сооружения, портовая техника и электромеханика, судостроение и судоремонт, гуманитарные вопросы, экономика и финансы, юриспруденция. 2007 год, Санкт-Петербург, ФГОУ ВПО СПГУВК.
Публикации. Основные положения, выводы и практические результаты опубликованы в 11 статьях, 7 тезисах докладов на научных конференциях и в 1 учебно-методическом пособии.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, содержащего 117 отечественных и зарубежных работ, трех приложений. Основное содержание работы изложено на 159 страницах, включая 40 рисунков, 2 таблицы.
Похожие диссертации на Математическое и алгоритмическое обеспечение оперативного управления транспортно-логистическими комплексами
