Конспект 2020 р2

1

Розділ 2 МЕТОДИЧНІ ОСНОВИ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛІННЯ

ПРОЦЕСОМ ОБРОБКИ СУДЕН 2.1. Визначення пріоритету суден на першочергову обробку 2.1.1. Вихідні положення

При реалізації процесу обробки суден можуть виникати ситуації, коли потрібна для одночасної обробки деякої сукупності суден кількість ПРП (причалів, ТЛ, складської ємності) перевищує їх наявність в певний момент часу або протягом певного проміжку часу.

У такій, конфліктної по суті ситуації перед портом виникає питання: якому судну (яким судам) йому найвигідніше віддати перевагу і виділити для його (їх) обробки ПРП в першу чергу, а які судна обробляти кількістю ПРП, щозалишаютьсяабовідноситидоїхдокатегоріїтаких,щоочікуютьвиділення ресурсів? Відповісти на це питання можна, маючи в своєму розпорядженні певні правила ранжирування суден за показниками вигоди для порту.

Поставлене таким чином питання має не тільки теоретичний, а й реальний практичний сенс в двох випадках:

-на етапі передпланової орієнтації порту, коли визначаються гарантовані портом дати прийому до обслуговування суден, які заявили про своє прибуття;

-на етапі оперативного планування роботи порту, коли судна прибувають в порти під обробку в дати, підтверджені портом.

Будемо вирішувати розглянуту задачу за таких умов:

-ранжування суден здійснюється в прив'язці до окремо розглядаємих причалів в силу того, що черговість обробки суден в цілому по порту формується шляхом встановлення їх локальних («вертикальних») черг до окремих причалів;

-передбачається, що портові послуги можуть оплачуватися клієнтурою портів як до початку обслуговування суден (передоплата), так і по завершенні обробки суден (постоплата);

2

- передбачається також, що грошові суми від передоплати портових послуг, поступають на розрахунковий рахунок порту в формі депозиту та відразу починають «працювати», створюючи банківський відсоток, а засоби від постоплати як потенційний дохід порту залишаються «замороженими» протягом періоду обробки суден.

Досліджуємо завдання для обох етапів з урахуванням зазначених вище

умов.

2.1.2.Визначенняпріоритетусуденнаетапіпередплановоїорієнтації порту

Розглянемо обговорювану задачу в такій по, становці. Нехай в якийсь порт надійшла інформація від s суден (к = ), з заявками на початок обслуговування в одну і ту ж дату, а порт може надати в цю дату причал тільки одному судну. У такій ситуації, як зазначалося вище, перед портом виникає питання, в якій послідовності йому найвигідніше взяти до обслуговування судна, або, іншими словами, якому з s суден відразу надати причал і які дати прийняття до обробки запропонувати «другому», «третьому» і наступним суднам. Відповідь на це питання будемо шукати, спираючись на правило ранжирування суден і розмірковуючи за наступною схемою.

Виберемо в розглянутій сукупності суден будь-які два судна і дамо їм шифри k = 1 і k = 2. Розглянемо варіанти черговості обслуговування цих суден k = 1, k = 2 (1,2) і k = 2, k = 1 (2,1 ) за умов, що діє правило повної передоплати портових послуг, і кожне1, судно може бути оброблено точно в терміни сталійного часу (Тk0, k = ).

Зрозуміло, що при черговості обробки суден k = 1, k = 2 порт отримає передоплату спочатку по судну k = 1 (D1) а після завершення його обслуговування по судну k = 2 (D2). Припустимо, що передоплата D1, що надійшла на розрахунковий рахунок порту в банку, буде «працювати» на протязі, як мінімум, періоду обслуговування обох суден (Т10 + Т20), а

3

передоплата D2 протягом часу обробки судна k = 2 (Т2 °). При черговості k = 2, k = 1 буде мати місце, очевидно, зворотна картина, тобто передоплата D1 проявиться на відрізку Т10 а передоплата D2 - протягом періоду (Т20 + Т10).

Очевидно також, що загальний дохід порту (сума передоплати з банківськими нарахуваннями на депозит) з обслуговування суден в послідовності k = 1, k = 2 (D1,2) визначається за формулою

Зауважимо, що сума передоплати за обома судам (D1 + D2) не залежить від черговості їх вантажний обробки, в силучого цю складову слід виключити з розгляду і перейти від повних сум доходу порту D1,2 + D2,1, до їх частин, що змінюються D1,2 та D2,1, які відповідають грошовим нарахуванням на дохід порту за час обслуговування суден і розраховуються за формулами:

можна порівняти в формі нерівності праві частини наведених вище співвідношень і після очевидних алгебраїчних перетворень отримаємо:

зякоговипливає,щопортувигіднішеоброблятисуднавчерговості k =1, k = 2 в тому випадку, коли відношення е D1 / Т10, ° перевищує відношення

еD2 / Т20.

4

Узагальнення цього висновку приводить до правила: на етапі передпланової орієнтації порту в разі попередньої оплати портових послуг найбільш вигідною (оптимальною) з точки зору порту є черговість обслуговування суден, сформована за зменшенням (незростанням) співвідношення= , доходу порту до тривалості обробки суден, тобто Dk, Тk0/ k10,

.

Звернемо увагу на розмірність параметра λk (відношення грошової одиниці до одиниці часу в квадраті), яка надає йому характер прискорення (інтенсифікації) надходження грошових коштів на розрахунковий рахунок

приходимо до оптимальної послідовності обслуговування суден

Λ = 1,2,…, ,…,s. (2.9)

Відзначимо, що при розгляді сукупності s суден кількість варіантів черговості виду(2.4) становить s!.Правило (2.2)дозволяєвирішити задачубез повного перебору такої кількості варіантів і звести весь обсяг обчислювальної роботи до розрахунку лише s пріоритетних оцінок λk.

Звернемося тепер до випадку, коли портові послуги оплачуються клієнтурою повністю по завершенні обслуговування суден. За такої умови потенційний дохід порту в вигляді постоплати D1, D2 і нарахувань на ці суми D1,2 та D2,1 «заморожується» на час обробки суден. Зрозуміло, що в цьому випадку діловий інтерес порту природно зв'язується з прискоренням «розморожування» потенційного доходу порту, що еквівалентно

5

інтенсифікації надходження грошових коштів на розрахунковий рахунок порту в банку.

Розмірковуючи, як і в разі повної передоплати портових послуг, приходимо в підсумку до співвідношення (2.6) і для її узагальнення за схемою

(2.7) - (2.9).

Відзначимо, що отриманий висновок залишається справедливим і в ситуації, коли передоплата проводиться одними клієнтами (наприклад, власниками вантажу або судновласниками) до початку, а іншими клієнтами (судновласниками або власниками вантажу) після закінчення обробки суден.

2.1.3 Визначення пріоритету суден на етапі оперативного планування роботи порту

Досліджуємо тепер обговорювану задачу, вважаючи, що судна прибувають в порт вузгоджені з ним дати, а портне може приймати їх відразу ж до обслуговування через відсутність вільних причалів. У такій ситуації в принципі можливі наступні варіанти розвитку подій:

всі судна вдається обробити або в терміни сталійного часу, або навіть достроково;

всі судна можуть бути оброблені з перевитратою сталійного часу; одна частина суден може бути оброблена достроково, а інша частина - з

переходом на контрсталійний час.

Зосередимо увагу на третьому варіанті, який відповідає найбільш

економієюсталійногочасу,авсііншісудна переходятьнаконтрсталійнийчас. Домовимося вважати, як це прийнято в портах більшості країн світу, що за економію стадійного часу порт отримує від судновласників диспач, а в разі

6

перевитрати сталии виплачує їм демередж. При цьому діє принцип стимулюваннярівнійзацікавленостісудновласниківіпортіввскороченнічасу стоянки судів, що передбачає рівність ставок диспача (dkr) і демереджа (dkж) по кожному судну, тобто dkr= dkж = dk.

Міркуючи по використаної в п. 2.1.2 схемою і використовуючи отриманий при цьому підсумковий висновок, напишемо вираження для розрахункучастин, щозмінюються загального доходупортузобслуговування

де Т1 та Т2 - розрахункова, планована протяжність обробки суден. Після порівняння правих частин наведених співвідношень в формі

нерівності отримуємо вираз

етапі оперативного планування роботи порту пріоритет суден на першочергове обслуговування слід визначати за формулою

послуг (повна передоплата, повна постоплата, часткова передоплата / постоплата).

Підсумовуючи вищевикладене, зазначимо, що найбільш вигідним для порту є розміщення суден в черзі за такими правилами:

-напередплановомуетапі - поспадаючій(незростання)відносиндоходу порту до тривалості вантажний обробки суден;

-протягом планового періоду - по спадаючій (незростання) відносин депозитнихзбільшеньдоходупортувсумізіставкамидиспача(демереджа)до тривалості вантажний обробки суден.

7

2.2 Розподіл причалів між суднами

Дане завдання обрано в якості початкового етапу розподілу перевантажувальних ресурсів порту між судами в зв'язку з тим, що всі інші завдання можна розглядати лише після того, як буде визначено місце стоянки кожного судна в порту - біля конкретного причалу або на рейді в очікуванні причалу. Зміст завдання полягає в розбитті безлічі розглянутих суден на підмножини, що замикаються на окремі причали. При цьому одні і ті ж судна можуть потрапляти в кілька підмножин (в черзі до різних причалів). В результаті вирішення задачі відбувається формування «вертикальних» черг обробки суден до окремих причалів, відповідно з пріоритетом суден на першочергову обробку.

Розглянемо задачу в найбільш загальній постановці, тобто в припущенні, що розглянута сукупність суден може бути оброблена на групі причалів, одна частина яких відноситься до категорії вузькоспеціалізованих, а іншу частину складають взаємозамінні причали.

Уявляється, що при зазначеній умові, розглянута задача природним чином розпадається на дві відокремлені частини, перша з яких охоплює підмножину вузькоспеціалізованих причалів, а друга відноситься до підмножини взаємозамінних причалів.

Зрозуміло також, що за кожним вузькоспеціалізованим причалом сформується «вертикальна» черговість обробки суден за ознаками роду вантажу і планових дат початку обробки. У разі ж взаємозамінних причалів

передбачається в загальному випадку неоднаковим на різних причалах, тобто

8

Відповідно до отриманого в п. 2.1 правилом ранжирування суден можна стверджувати, що порту вигідніше надавати причали в першу чергу суднам, які мають більш високі пріоритетні оцінки.

Покажемо, що реалізація цієї ідеї може бути здійснена з використанням наступного трьох шагового алгоритму.

На першому кроці розраховуються числові оцінки пріоритету судів на

суден, кількість яких відповідає кількості вільних причалів. Ця процедура

причал, на якому час його обробки (T1, b) є найменшим, що встановлюється за

виключаються.

Далі дії 2.1 - 2.3 повторюються для суден k = 2,3, ..., z, тобто до тих пір, поки не будуть розподілені всі z причалів між z суднами.

На третьому кроці причали розподіляються для решти s-z суден в моменти звільнення причалів після обробки першочергових суден. Ця

9

3.3.Причал, що звільнюється закріплюється за виявленими в п. 3.2 судном, якому присвоюється шифр k=z+ 1.

3.4.Зафіксоване таким чином судно і закріплюваний за ним причал з подальшого розгляду виключаються.

Далі дії 3.1 - 3.4 алгоритму повторюються для суден k=z+ 2, z+ 3, ..., s , тобто до тих пір, поки все s суден не будуть закріплені за «своїми» причалами.

2.3Вибір технології завантаження-розвантаження суден.

Дане завдання має сенс в ситуації, коли необхідно організувати розвантаження декількох судів одночасно. Зміст завдання полягає в знаходженнітакогонаборутехнологічнихсхемперевалкивантажів,приякому перевантажувальний процес може бути здійснений найбільш ефективно з точки зору забезпечення мінімуму витрат порту.

З експлуатаційного змісту задачі слідує, що при її вирішенні одночасно вирішується питання щодо розподілу між суднами (точніше між вантажами, які прибули на суднах) такого виду ПРП, якими є складська ємність (площа), порожні залізничні вагони (склади «на колесах»), портові плавзасоби (склади «на плаву»), тому що технологічні схеми пов'язують місця, де вантаж знаходиться (на судах) з місцями, куди вантаж повинен бути переміщений (в склади, вагони, баржі).

Вибір мінімуму витрат порту в якості критерію оптимальності обговорюваної задачі диктується тією обставиною, що витрати порту на вантажно-розвантажувальні операції практично не залежать за інших однакових умовах від черговості обробки суден; їх рівень обумовлюється варіантами робіт і технологічними схемами перевантаження вантажів. Тому при впорядкованої черговості обробки суден варіація плану їх обробки може бутидосягнуталишезарахунокваріаціїтехнологічнихсхем,щовідрізняються собівартістю перевалки вантажів. При таких посиланнях завдання розподілу складської ємності між судами може бути зведена до задачі математичного програмування шляхом наступних міркувань.

10

Даназадачає,взагальномувипадку,різноманітноюіможерозглядатися в оптимальній постановці по критерію сумарних витрат порту по всій розглянутій сукупності суден (вантажів).

Припустимо, що планується вивантаження s суден з вантажами v найменувань. При цьому вантажі можуть бути розміщені в u складах, а для їх

вантажів, а також планом їх розподілу всередині складу по поверхах, секціях і

т. д.); - перелік технологічних схем g Wkfh , за якими вантаж найменування h може розвантажуватися з судна k в склад f;

-кількість вантажу найменування h, яке необхідно вивантажити з судна k-(Qkh);

-кількість вантажу найменування h, яке може бути розміщено в складі

f,-(Qfh);

-кількість вантажу найменування h, яке може бути вивантажено з судна k в склад f за технологічною схемою g,- (Qkfhl);

-витрати на перевантаження одиниці (наприклад, однієї тони) вантажу найменування h із судна k до в склад f за технологічною схемою g, - (ckfh g).

Потрібно скласти план розміщення в складах прибулих на судах вантажів такий, при якому:

-вантажі всіх судів будуть вивантажені;

-ємність складів буде використана в межах її наявності;