Федеральное агентство морского и речного транспорта

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ГОСУДАРСТВЕННАЯ МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ имени адмирала СО. Макарова

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ И ОРГАНИЗАЦИИ ПЕРЕВОЗОК

ОРГАНИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ

ПЕРЕВОЗКАМИ ФЛОТА

В УСЛОВИЯХ ДОЛГОСРОЧНЫХ

КОНТРАКТОВ

Методические указания к выполнению курсового проекта

для курсантов 5-го курса по специальности 240100 «Организация перевозок и управление на транспорте (водном)»

Санкт-Петербург 2005

1. Исходные данные

В соответствии с заданием формируется база исходных данных, содер­жащая:

а) эксплуатационно-техническую характеристику района перевозок, включающую описание всех видов ограничений, которые могут влиять на загрузку судов, скорость на переходах, условия приема судна в порту к об­работке и т.д.;

Изложение материала желательно выполнить с применением табл. 1 - 4.

Таблица 1

Район пла­вания	Течения	Ветры	Ледовый режим	Шторма	Туманы	Осадки

Т аблица 2

Порты	Подходные каналы				Глуби­на у при­чалов	Лоц­ман­ская про­водка	Нали­чие и вид кордон, меха­низа­ции	Бункеровка1
	Глу­бина, м	Шири­на, м	Длина, м	Ско­рость хода, уз				Топли­во	Вода

б) транспортные характеристики грузов, конкретизирующие вид пред­ставленных к перевозке грузов, а именно свойства, определяющие возмож­ность и условия перевозки;

¹ В графе «Бункеровка» ставится знак «+», если бункеровка возможна, «-» - в про­тивном случае.

Таблица 3

Наимено­вание грузов	Род упа­ковки	Вес грузо­вого мес­та, кг	Удельный погрузоч­ный объ­ем, м3/т	Допусти­мая высо­та, м	Возмож­ность перевозки на палубе	Особые требова­ния к пе­ревозке

С учетом пп. а) и б) приводят обоснование типов судов, привлекаемых к перевозке.

в) технико-эксплуатационные характеристики типов судов;

Таблица 4

Технико-эксплуатационные характеристики судов	Суда
Назначение
Наибольшая длина, м
Наибольшая ширина, м
Высота борта, м
Дальность плавания, миль
Осадка порожнем/в полном грузу (по летнюю грузовую марку), т
Дедвейт (при осадке по летнюю грузовую марку), т
Чистая грузоподъемность (при осадке по летнюю грузовую марку)
Грузовместимость киповая, м3
Удельная грузовместимость, м7т
Регистровая вместимость брутто/нетто, т
Контейнеровместимость, TEU
Топливо тяжелое/дизельное, полный запас, т
Масло, полный запас, т
Вода, полный запас, т
Численность экипажа, чел
Скорость в полном грузу/балласте, уз
Расход топлива на ходу/стоянке, т/сут
Расход воды, т/сут

г) расстояния между портами;

Технико-эксплуатационные характеристики устанавливаются на осно­вании рекомендованных курсов следования судов, приводимых в справоч­ных таблицах [1], либо с использованием специальных компьютерных про­грамм¹.

д) финансовые показатели, включающие ставки фрахта за перевозку грузов, расходы по содержанию судов в сутки (на ходу и на стоянке)².

2. Оптимизация схем движения флота 2.1. Анализ тоннаже-потоков

В межпортовой корреспонденции тоннаже-потоков зачастую имеет ме­сто их несбалансированность, следствием чего является наличие балласт­ных пробегов судов. В условиях обязательного полного охвата заданных перевозок, и, следовательно, необходимости посещения всех портов в каче­стве критерия оптимальности при составлении оптимальных схем движе­ния флота выступает «минимум тоннаже-миль в балласте». Отправная точ­ка решения этой задачи - анализ тоннаже-потоков, имеющий целью, преж­де всего, выявление портов-источников и портов-потребителей тоннажа в балласте. Это осуществляется следующим образом.

Первый шаг- установление количественного состава тоннаже-потоков (в грузу).

Следует отметить, что на данном этапе решения в виде допущения в качестве базового расчетного значения удельной грузовместимости судна принимается средняя величина удельной грузовместимости по сумме всех типов привлекаемых к работе судов (w). В дальнейшем при поэтапном улучшении результатов влияние этого допущения будет скорректировано.

Для грузов с удельным погрузочным объемом U > w (т.е. «легких» грузов) необходимый тоннаж вычисляется по формуле

¹ Следует иметь в виду, что в отличие от справочных таблиц [1], учитывающих рас­ стояния от порта до порта, не все компьютерные программы включают в расстоя­ ние длину пути от приемного буя (на реке) до порта.

² При определение расходов по суточному содержанию судов рекомендуется использовать данные периодически обновляемого справочника [2]. Порядок начисления расходов подробно изложен в учебнике [3].

После завершения первой операции в наличии имеется межпортовая корреспонденция тоннаже-потоков. Однако необходимо рассмотреть воз­можность совместной перевозки (на одном судне) грузов, следующих в одном направлении (см. курсовые проекты по дисциплинам «Технология морской перевозки груза», «Грузоведение»). Грузы, которые невозможно совместить с другими, следует выделить и рассматривать отдельно. На­пример,

Тилбери ^груз1 ►Орхус;

Тилбери 1 груз2 >Юрхус 1.

Такой подход (с двойным наименованием портов) гарантирует, что не­совместимые грузы не окажутся на одном судне в одной схеме движения.

Второй шаг- выявление портов-источников и портов-потребителей тоннажа в балласте.

Для этого строится таблица-шахматка, в которой по горизонтали и по вертикали перечисляются все порты. Данные по отправке тоннажа (в грузу) заносятся в таблицу.

Таблица 5

Порт	А	Б	В	Г	Д	Всего отправляется
А	-6,3	152,0				152,0
Б	120,0	-36,5	68,5			188,5
В		28,3;	+54,0	14,5	25,7	14,5
Г	6,3	8,2		+14,5		0
д	25,7				-25,7	25,7
Всего при­бывает	145,7	152,0	68,5	14,5	0

Правый крайний столбец таблицы включает сумму всего отправляемо­го тоннажа применительно к конкретному порту, нижняя строка - сумму

прибывающего тоннажа. По каждому порту из значения строки прибытия вычитается значение столбца отправления. Результаты (на диагонали) со знаком «+» означают излишки тоннажа, т.е. ресурсы, со знаком «-» - по­требности. Очевидно, что излишки тоннажа (т.е. свободный тоннаж) следу­ет вывезти в те порты, где наблюдается его нехватка.

2.2. Построение схем движения тоннажа

Первый шаг- распределение ресурсов тоннажа в балласте по по­требностям путем решения транспортной задачи линейного программиро­вания, в качестве показателей эффективности которой выступают расстоя­ния между портами:

Задача может быть решена с применением пакета прикладных про­грамм на ПЭВМ или любым известным методам вручную. Результаты ре­шения вносятся в таблицу (см. выделенные штриховкой клетки). С этого момента табл. 5 содержит всю информацию о перевозках тоннажа в грузу и балласте.

Второй шаг- составление схем движения круговых рейсов на ос­новании данных вышеприведенной таблицы.

По каждой схеме (на всех ее участках) перевозится одно и то же количе­ство тоннажа, но масса груза может быть разной вследствие отличия в вели­чине удельного погрузочного объема. При построении схем движения тон­нажа, прежде всего, выделяют уравновешенные тоннаже-потоки в грузу. На­пример, из порта А в порт Б перевозится 152,0 тыс. т, а из порта Б в порт А -

120,0 тыс. т. Следовательно уравновешенная часть составляет 120,0 тыс. т. Поэтому первая схема выглядит так:

Оставшаяся часть тоннажа потока в грузу 32 тыс. т из порта А в порт Б будет связана балластными пробегами. Далее построение схем удобнее всего начинать с наименьшего значения тоннажа в балласте (затем следо­вать по возрастанию). Например, из порта Г в порт А перевозится А = = 6,3 тыс. т (самое малое значение тоннажа в балласте). Эта перевозка со­ставит начальный участок схемы:

В итоге по сумме схем полностью перевозятся грузы и тоннаж в балла­сте. По всем схемам требуется рассчитать параметры (альфа)_г и (альфа)_w - коэффици­енты использования грузоподъемности и грузовместимости. Порядок вы­числения этих (и других) эксплуатационных показателей работы флота подробно изложен в учебнике [4].

Следует учитывать, что полученные теоретически схемы движения по­строены применительно к «обезличенному» (усредненному) судну, в связи с чем на этом этапе возможны некоторые «огрехи» с точки зрения практи-

ки, например, очень малый объем перевозок по схеме и т.п. Подобные ог­рехи устраняются (вплоть до расформирования неэффективных схем) на следующем этапе при решении задачи расстановки флота. При этом пред­почтение отдается схемам, предполагающим наиболее полное использова­ние провозной способности флота, Кроме того, схемы движения могут подвергнуться корректировке на стадии введения судов в месячный график работы.

Однако в любом случае коррективы затрагивают лишь незначительную часть всей совокупности схем движения флота. Основной их блок остается неизменным.

3. Оптимизация расстановки флота

3.1. Экономико-математическая модель расстановки флота

Сущность задачи состоит в закреплении поименованных типов судов за конкретными схемами движения с позиции избранного критерия опти­мальности. В качестве критерия оптимальности принимается максимум прибыли по сумме всех рейсов. Этот критерий, учитывая особенности раз­ных типов судов, позволяет сопоставить по эффективности варианты их использования на схемах движения, построенных в п. 2. Задача формули­руется в терминах линейного программирования. При решении рекоменду­ется использовать пакет прикладных программ LPX.

В качестве параметра управления принимается x_ij обозначающее коли­чество рейсов i-го типа судна при работе на схеме i. Ограничения:

Пij — прибыль от работы /-го типа судна на схеме у. Осмысление результатов машинного решения - завершающий шаг рас­становки флота.

Полученные результаты следует внести в табл. 6.

Таблица 6

Наименование	Схемы движения				Неиспользованные ресурсы
типа судна	1	2	3		до округления	после округления
Тип1
Тип 2
ТипЗ
Qпл
Q возм

Если результаты оказались дробными, их требуется округлить до це­лых чисел. При этом обязательным является выполнение ограничений за­дачи. Так, округление в большую сторону может вывести общий результат по бюджету времени данного типа судна (по строке) за пределы заданного Ti чего быть не должно. При этом также увеличивается значение количест­ва перевозимого груза (по столбцу) до Q _возм (Q _ъозм > Q _пл), что допустимо, однако свидетельствует о том, что судно в рейсе оказывается недогружен­ным. Округление решения в меньшую сторону (для выполнения ограниче­ния по бюджету времени) непременно влечет «недовоз» груза, что недо­пустимо. Приемлемый результат может быть достигнут при рассмотрении всей совокупности ресурсов флота. Например, по судну типа 2 остались неиспользованными ресурсы времени. В распечатке машинного решения: S₂ ⁼ const. В таблицу это значение вносится в графу «неиспользованные ресурсы до округления». Тогда при округлении результатов для какой-либо схемы число, соответствующее, например, судну типа 1, может быть уменьшено, а по судну типа 2 увеличено до целого. В таком случае и груз будет перевезен полностью, и ограничения по бюджету времени останутся ненарушенными.

Округление такого рода практически всегда ведет к ухудшению значе­ния целевой функции. Однако, комбинируя варианты, можно добиться то­го, чтобы ухудшение было незначительным. При возможности «перебро­ски» груза с одной схемы на другую (если отдельные участки схем совпа­дают и позволяет грузоподъемность / грузовместимость судна) те схемы, на которых перевозятся малые количества грузов, могут вообще исчезнуть. В таком случае значение целевой функции может улучшиться, поскольку фактически при округлении учитывается дополнительное ограничение (о переброске груза) сверх заданного в модели. Кроме того, в результате «до­водки» машинного (дробного) решения до практически приемлемого ра­ционального результата может быть сформирована новая схема по довозке остатков груза.

Особо следует отметить случай, когда результатом работы компьютер­ной программы является сообщение о несовместности решения. Причина этого кроется либо в ошибках самого пользователя модели (при формали­зации или вводе данных), либо в объективной реальности, состоящей в не­хватке ресурсов флота на покрытие потребности в грузоперевозке. Послед­нее может быть устранено путем добавления дополнительного судна (су­дов) в ограничение по бюджету времени (в параметр Ti,).

Вопрос о том, какое судно (одно или более) выгодно добавить, может быть решен по усмотрению пользователя как путем логических рассужде- . ний, так и алгоритмически (изменяя знак в ограничении по бюджету вре­мени на противоположный).

Следствием принятия пользователем перечисленных решений является распределение флота по схемам с наиболее полным использованием про­возной способности при максимальной прибыли.