2. Концепция проектирования комплексного этапного развития мультимодальной транспортной сети

Как известно из многочисленных исследований, изменение структурно-параметрического представления мультимодальных транспортных узлов как составных элементов международных (мультимодальных) транспортных коридоров и мультимоодальной транспортной сети является сложной, многокритериальной многовариантной проблемой. Для ее решения при современном экономическом развитии страны и ее регионов, требующем тщательного, научно-обоснованного планирования и распределения ограниченного объема инвестиционных ресурсов, необходимо разработать методологию, базирующуюся на новых информационных технологиях, методах моделирования и принципах разработки альтернатив (вариантов) инвестиционных проектов. Поскольку развитие такой сложной технической системы, как МТС, является частью проблемы изменения структуры и мощности Единой транспортной системы страны и ее регионов, следует отметить арсенал теоретических, практических и методических аспектов решения задач развития транспортных систем отечественных и зарубежных ученых. Наибольший интерес, по мнению авторов, представляют работы [12 – 14, 15, 16 – 18, 19 – 24], которые подчеркивают и наглядно демонстрируют чрезвычайную сложность задач данного класса и предполагают соответствующие подходы, методы и методики, позволяющие на основе декомпозиции решать в приемлемое время и с допустимой точностью поставленные задачи для отдельных видов транспорта. К сожалению, в перечисленных работах недостаточно затронуты вопросы моделирования сбалансированного развития нескольких видов транспорта в мультимодальных узлах, которые необходимо учитывать при решении проблемы изменения их структуры и мощности в современных экономических условиях.

C учетом изложенного, авторами поставлена задача – разработать концепцию, представляющую собой стратегию действий лица, принимающего решения по управлению формированием области эффективных альтернатив (ОЭА) для поддержки принятия решений по изменению облика и мощности МТС, отбору и реализации лучшей из них в пределах принятого горизонта расчета (Т). Основой стратегии является инженерная подготовка производства (ИПП), которая, в свою очередь, базируется на мониторинге объемов и технико-экономических показателей работы системы, а также технического состояния ее элементов (рис. 1.3). В настоящем исследовании под инженерной подготовкой производства предлагается понимать совокупность замыслов и конкретных действий лица, принимающего решения (ЛПР), и его аппарата, направленных на тщательное изучение технического состояния объекта (системы), выявление «узких» мест в его работе, формирование на научной основе множества вариантов инвестиционного проекта их устранения, отбор лучшего из них с обязательным анализом последствий его реализации и корректированием последующих действий в пределах принятого горизонта расчета (Т). При этом следует иметь ввиду, что разработанные авторами концепция и методология могут быть реализованы как для МТС, так и для ее элементов (МТК, МТУ, МТЗ).

Технология проведения мониторинга должна предусматривать создание единого информационного пространства для поддержки принятия решений при изменении облика и мощности МТС. Для качественного ведения мониторинга в режиме реального времени необходимо создание электронных паспортов для всех элементов системы. Опыт создания и внедрения таких паспортов накоплен на железнодорожном транспорте РФ [4, 23 – 25] и может применяться для любых транспортных систем и их объектов. Одним из результатов ИПП является формирование исходного множества альтернатив изменения облика и мощности МТС и выделение из него их эффективной области (см. рис. 1.3). Под альтернативой (вариантом) изменения облика и мощности МТС следует понимать совокупность элементов системы и параметров с учетом их технического состояния на момент принятия решений, мероприятий по ликвидации выявленных «узких» мест в работе элементов системы, технологий, способов и средств их взаимодействия, позволяющую реализовать определенный объем перевозок на расчетные сроки.

ИПП МТС

Мониторинг МТС

Техническое состояние системы

ТСС

Потребная пропускная способность

Г_П(t)

Технико-экономические показатели

работы системы

ТЭП

Корректировка

решения с учетом

последствий

реализации принятой альтернативы

Г_В(t)

Сопоставление Г_П(t)>или< Г_В(t)

если Г_П(t)<Г_В(t)

если Г_П(t)  Г_В(t)

Назначение мероприятий

Ремонт

и модернизация

Реконструкция

Анализ

последствий

Формирование

исходного множества альтернатив

(ИМА)

Проект

и реализация альтернативы

Формирование

оптимальной

альтернативы развития МТУ

Отбор ЛПР

оптимальной

или субоптимальной альтернативы для реализации

Рис. 1.3. Блок-схема инженерной подготовки производства для создания исходной базы формирования ОЭА этапного развития МТС

Решение проблемы формирования исходного множества альтернатив и области эффективных альтернатив усложняется необходимостью рассматривать эти множества для различных стратегий и сценариев развития экономики регионов и страны в целом. При этом каждый рассматриваемый сценарий характеризуется полученной в результате мониторинга существующих и прогнозируемых объемов перевозок потребной провозной (перерабатывающей) способностью МТС (МТК, МТУ) Г_п(t), которая, являясь для данного сценария фиксированной по годам расчетного периода, определяет расчетный случай. В пределах данного расчетного случая формируется указанное выше множество альтернатив как базовая основа для принятия решений по эффективному изменению облика и мощности МТС. Таким образом, в зависимости от количества рассматриваемых стратегий и сценариев мы получаем множество расчетных случаев, в пределах каждого из которых может быть сформирована ОЭА. Учитывая изложенное, в качестве инструмента для поддержки принятия решений по выбору варианта изменения облика и мощности МТС (МТК, МТУ), разработана концепция формирования области эффективных альтернатив изменения облика и мощности МТС (МТК, МТУ), представляющая собой стратегию действий лица, принимающего решения, и состоящая из следующих этапов.

1. Первый этап предусматривает проведение мониторинга:

• объемов работы исследуемой технико-экономической системы и/или ее элементов, с прогнозом их изменения на ближайшую и отдаленную перспективу для возможного множества стратегий и сценариев экономического развития в пределах транзитного и местного района тяготения к проектируемому объекту исследования (МТС, МТК, МТУ, МТЗ), а итоговым результатом является построение зависимости потребной провозной способности Г_п(t) для принимаемых к разработке расчетных случаев;

• технико-экономических показателей, в работе существующей транспортной системы МТС и ее элементов, причин влияющих на отказы и уровень мощности;

• технического состояния (ТС) элементов системы с установлением «узких» мест, оказывающих влияние на реализацию мощности, соответствующей исходным параметрам МТС (МТК, МТУ, МТЗ).

На основе мониторирования ТЭП и ТС определяется уровень мощности существующей системы и ее элементов, который выражается через возможную провозную способность системы Г_в(t). При этом, Г_в(t) должна быть определена по всем элементам и системе в целом.

1. Реализация первого этапа концепции позволяет получить исходную информационную базу для проведения последующих действий.

2. Второй этап направлен на реализацию сопоставительного анализа Г_п(t) и Г_в(t), установление срока исчерпания мощности существующего технического состояния системы и/или ее элементов и назначение множества возможных мероприятий изменяющих техническое состояние системы и позволяющих при Г_п(t) < Г_в(t) улучшать экономические и технические показатели ее работы за счет модернизации, ремонтов требующих минимальных инвестиций, а, при Г_п(t)  Г_в(t), за счет проведения реконструктивных мероприятий, этапно наращивать мощность системы.

3. Описание исследуемого объекта МТС с позиции системотехнических понятий и принципов, позволяющих установить сложность и многовариантность решаемой задачи при формировании множества возможных альтернатив развития ее облика и мощности, отбору лучших из них для реализации и финансирования. Решение данной задачи требует соответствующего инструментария, который позволит реализовать процедуру формирования оптимальной альтернативы (схемы, стратегии) этапного изменения облика и мощности МТС.

Разработка и реализация методики решения задачи этапного развития облика и мощности МТС представляет главную цель третьего этапа концепции.

4. Устойчивый во времени прогноз потребной провозной способности Г_п(t) определяет расчетный случай, в пределах которого на основе разработанной методики формируется оптимальная альтернатива этапного изменения облика и мощности МТС.

ЛПР на данном этапе решения задачи производит анализ оптимальной и возможных субоптимальных альтернатив и отбирает из них наиболее приемлемую для реализации.

При этом в качестве критерия для формирования оптимальной альтернативы используется критерий «суммарные дисконтированные строительно-эксплуатационные расходы», а при отборе для финансирования инвестиционного проекта применяется «интегральный эффект».

Для неформального анализа ЛПР оптимальной и субоптимальной альтернатив в пределах расчетного случая формируется ОЭА.

5. Заключительным этапом концепции является разработка проекта по принятой альтернативе, ее реализация с анализом последствий и корректировкой дальнейших решений в пределах принятого горизонта расчета.

Следует отметить, что если существует неопределенность в прогнозировании Г_п(t), то появляется необходимость рассматривать решение задачи для множества возможных расчетных случаев с обязательным формированием по каждому из них ОЭА и последующем поиске субоптимальной альтернативы устойчивой к изменению Г_п(t).

Разработанная (рис. 1.4) концепция проведения инженерной подготовки производства [1] для МТС является составной частью проблемы совершенствования системы управления развитием и функционированием мультимодальной транспортной сети и может служить инструментом для решения задачи изменения облика и мощности МТС и/или ее элементов на стадии разработки инвестиционного проекта. На основе системного представления объекта исследования, разработанной концепции формирования оптимальной альтернативы и ОЭА изменения облика и мощности МТС и/или ее элементов, далее детально рассмотрено значение элементов МТС – узлов и звеньев разных видов транспорта в современных экономических условиях.