Введение к работе
Актуальность исследования.
Результаты анализа работы железнодорожного транспорта в промышленных транспортных системах (ПТС) показывают увеличение времени простоя вагонов в среднем на 20% за период с 2008 г. по 2015 г. Основной причиной увеличения времени простоя вагонов в ПТС является недостаточная эффективность существующей системы оперативного управления вагонопотоками в условиях их нерегулярности. Рост нерегулярности вагонопотоков вызван усложнением их структуры в результате увеличения числа струй вагонопотоков малой мощности, возникновением большого количества компаний-операторов собственных вагонов, увеличением неритмичности производства и грузопотоков.
Как показывает отечественный и зарубежный опыт, одним из перспективных направлений по сокращению простоя вагонов в ПТС является совершенствование оперативного управления вагонопотоками на основе использования в информационно-управляющих системах промышленного железнодорожного транспорта инструментов динамической оптимизации. Однако в случае возникновения нерегулярных вагонопотоков в ПТС при практическом использовании метода динамической оптимизации возможны задержки вагонопотоков в ожидании завершения расчтного периода по причине недостаточно точного реагирования в оперативном режиме на высокую нерегулярность вагонопотоков.
Таким образом, для повышения эффективности управления вагонопотоками в ПТС, функционирующих в условиях высокой нерегулярности вагонопотоков, необходимо совершенствовать методику динамической оптимизации параметров вагоно-потоков в ПТС, что определяет актуальность и перспективность представленной работы.
Степень разработанности проблемы. Анализ трудов отечественных и зарубежных учных в области теории развития транспортных систем, управления транспортными процессами и транспортной логистики показал, что эффективное функционирование ПТС достигается в результате использования инструментов организации и управления вагонопотоками при формировании информационно-управляющих систем промышленного железнодорожного транспорта. Однако на практике наблюдается недостаточная оперативность реагирования таких систем на нерегулярные вагонопотоки, что отрицательно сказывается на эффективности функционирования ПТС. Это обуславливает необходимость совершенствования методов и методик управления нерегулярными вагонопотоками в ПТС.
Целью диссертационного исследования является совершенствование метода и методики динамической оптимизации параметров вагонопотоков в ПТС.
Идея диссертационного исследования. Повышение эффективности управления вагонопотоками в ПТС достигается в результате динамической оптимизации затрат времени на их движение на основе использования расчтных периодов переменной длительности.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:
-
Выполнить анализ функционирования систем управления вагонопотоками в ПТС.
-
Исследовать влияние динамики параметров вагонопотоков на эффективность функционирования систем управления вагонопотоками в ПТС.
-
Разработать математическую модель динамической оптимизации параметров вагонопотоков в ПТС на основе использования расчетных периодов переменной длительности.
-
Разработать алгоритм расчета и корректировки параметров вагонопотоков.
-
Построить комбинированную имитационную модель функционирования ПТС.
-
Разработать методику интеграции математической модели динамической оптимизации параметров вагонопотоков в информационно-управляющие системы промышленного железнодорожного транспорта.
Объект исследования: промышленные транспортные системы.
Предмет исследования: методы управления вагонопотоками в ПТС.
Методология и методы исследования. Методологической основой исследования являются системный анализ, математическая статистика, динамическая оптимизация и имитационное моделирование.
Научная новизна исследования:
-
Обоснована возможность и необходимость динамической оптимизации затрат времени на движение вагонопотоков в ПТС с использованием предложенной системы параметров.
-
Разработаны математическая модель динамической оптимизации параметров вагонопотоков и алгоритмы расчета и корректировки этих параметров на основе использования расчетных периодов переменной длительности.
-
Разработан универсальный способ построения имитационных моделей функционирования ПТС на основе комбинации дискретно-событийного и агентного подходов.
-
Доказана эффективность предложенной формы организации систем управления вагонопотоками в ПТС на основе интеграции математической модели динамической оптимизации параметров вагонопотоков в информационно-управляющие системы промышленного железнодорожного транспорта.
Теоретическая и практическая значимость исследования. Теоретическая значимость исследования заключается в разработке математической модели и алгоритма динамической оптимизации параметров вагонопотоков на основе использования расчтных периодов переменной длительности.
Полученные в работе результаты имеют практическое значение и позволяют оперативным руководителям перевозочного процесса принимать обоснованные решения по управлению нерегулярными вагонопотоками в ПТС.
Результаты исследования имеют прикладной характер и могут быть использо
ваны промышленными предприятиями при разработке информационно-
управляющих систем промышленного железнодорожного транспорта.
Положения, выносимые на защиту:
-
Система параметров и показателей вагонопотоков, основанная на конкретизации параметров логистических материальных потоков для условий ПТС, использование которой позволит оценивать сложность и нерегулярность вагонопотоков.
-
Математическая модель динамической оптимизации параметров вагонопотоков на основе использования расчетных периодов переменной длительности.
-
Алгоритм корректировки параметров вагонопотоков на основе использова-
ния расчетных периодов переменной длительности.
-
Комбинированная имитационная модель функционирования ПТС.
-
Методика интеграции математической модели динамической оптимизации параметров вагонопотоков в информационно-управляющие системы промышленного железнодорожного транспорта.
Степень достоверности и апробация работы. Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: сходимостью результатов экспериментов и данных натурных наблюдений, а также данных, полученных по результатам моделирования расчетной ПТС; использованием при построении моделей статистических данных о параметрах вагонопотоков металлургических предприятий Российской Федерации.
Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на конференциях: Межрегиональная научно-практическая конференция с международным участием «Модернизация процессов перевозок» (Хабаровск, 2010), Х Международная научно-техническая конференция ОАО «ММК» (Магнитогорск, 2011), Межрегиональная научно-техническая конференция ФГБОУ ВПО «МГТУ» (Магнитогорск, 2011-2012, 2014), Международная научно-практическая конференция «Логистика и экономика ресурсосбережения и энергосбережения в промышленности» (Саратов, 2012), Региональная научно-техническая конференция «Молодежь. Наука. Инновации – 2012» (Челябинск, 2012), V Международная научно-практическая конференция «Проблемы и перспективы развития Евроазиатских транспортных систем» (Челябинск, 2013), Всероссийская научно-практическая конференция «Транспорт Урала» (Екатеринбург, 2013), Международная научно-техническая конференция «Проблемы инфраструктуры транспортного комплекса» (Санкт-Петербург, 2015).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ общим объемом 4,46 печ. л., в том числе 1 монография и 3 статьи, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, содержащего 134 источника, и 2 приложений. Основной объем –168 страницы, включая 102 рисунка и 35 таблиц.