Характеристика существующих спс

Номер проекта	Длина стапель-палубы, м	Ширина стапель-палубы, м	Подъемная сила, тыс. т.	Количество, ед.	Срок до списания, лет
1	100,2	19,1	25	4	2,5
2	100,4	20,2	30	1	1,5
3	120,1	21,5	35	10	1
4	140,5	23,2	38	2	1,2
...	...	...	...	...	...

Таблица 6.2.

Список судов

Наименование и параметры судна, м	Тип	Серия, ед.	Длина м	Ширина (В+5),м	Продолжительность докового ремонта, сутки	Межремонтный период, лет
Транспорт L=70-89, B=9,5	1	1	80	14,5	15	2
Транспорт L=70-89, B=10	2	25	80	15	15	2
Транспорт L=70-89, B=10,5	3	4	80	15,5	15	2
...	...	...	...	...	...	...
Транспорт L=70-89, B=14	9	14	80	19	15	2
...	...	...	...	...	...	...
Промысловое судно L=70-89, B=9,5	16	81	80	19	23	2,5
...	...	...	...	...	...	...

В целом данная задача является параметрической: в зависимости от максимальной величины серии доков, минимального и максимального допустимого отклонения от ширины стапель-палубы, пределов изменения ширины понтона можно оценить величину спроса на типы плавучих доков.

Проведенные расчеты для более 2500 единиц транспортного и промыслового флота позволили выбрать типы доков, их размерения и рассчитать их загрузку.

Результаты расчета

Таблица 6.3.

Потребность в плавучих доках

Группа СПС	Серия, ед.	Ширина стапель-палубы, м	Недогрузка последнего СПС в серии, дни	Ширина понтона, м
1	1	50	2	10
2	2	34	4	10
3	9	29	3	10
4	10	25	0	10
5	19	21	3	10
6	4	17	181	10

Таблица 6.4.

Характеристика судов для спс группы №1

Параметры судна, м	Тип	Длина, м	Ширина, (В+5),м	Количество, ед.	Доковый период, лет
Транспорт L>230м, B=45м	83	240	50	5	7,5
Транспорт L>230м, B=39м	82	240	44	1	7,5
...	...	...	...	...	...

Предлагаемая методика позволяет определить динамику изменения ассортимента и величины спроса на совершенно определенную продукцию для конкретных судовладельцев, регионов, грузовых линий и т.п.. Для фирм с длительным циклом производства при решении задачи прогнозирования ассортимента и величины спроса в качестве ограничений могут фигурировать конкретные условия, как изготовления изделий, так и их эксплуатации. Степень учета этих условий при выборе технико-экономических показателей изделий определяет степень эффективности их эксплуатации и создает конкурентные преимущества, как для фирмы-производителя, так и потребителя.

7. Прогнозирование ассортимента спроса

Решение предыдущих задач позволяет получить, прежде всего, качественный результат, т.е. ответить на вопрос какие изделия будут пользовать наибольшим спросом в заданном периоде, другим результатом является оценка объема спроса. При этом становится возможным провести сравнительный анализ объема спроса на различные типы изделий в заданном периоде. Для значительной части фирм с длительным циклом производства этого результата достаточно, чтобы успешно продолжать свою деятельность. Но эта ситуация характерна для изделий уже находящихся в производстве и эксплуатации. Если речь пойдет о новых типах изделий, то данная постановка задачи прогнозирования объема спроса вряд ли будет полезна. Традиционный подход в этом случае состоит в определении емкости потенциального рынка [61].

В большинстве случаев речь идет о новых изделиях для данного рынка или таких, выпуск которых периодически возобновляется, т. е. для них характерно единичное мелкосерийное производство. В отличие от предыдущих задач для решения данной проблемы отсутствуют универсальные подходы, так как в каждом конкретном случае необходимо учитывать специфические условия и ограничения. Но основное внимание в таких случаях уделяется проблеме сегментации рынка, т.е. выбора стратегии разделения рынка на отдельные сегменты, отличающиеся между собой разными возможностями сбыта продукции [92]. Сегментация рынка фирм с длительным циклом производства, как рынка товаров промышленного назначения, отличается от товаров широкого потребления, прежде всего, применяемыми критериями [64]. Данные ситуации в судостроении возникали в связи с новыми требованиями международных конвенций при постройке танкеров, контейнеровозов, обслуживании морских нефтепромыслов, комплектующих изделий, например спасательных шлюпок. Последнее обстоятельство обусловило необходимость создания новых изделий.

Рассмотрим эту задачу на примере определения емкости и ассортимента рынка спасательных шлюпок. Вне зависимости от назначения судна спасательными шлюпками обеспечивается весь экипаж и пассажиры. Но в одних случаях считается, что на каждом борту судна должны находиться средства достаточные для спасения всех людей, в другом - определяется только достаточное количество посадочных мест на шлюпках. Кроме того, шлюпки классифицируются на спускаемые и сбрасываемые. Пока рассмотрим только спускаемые шлюпки как наиболее распространенный вариант. Во втором случае число шлюпок на борту уменьшается в два раза.

Возможны несколько подходов к разработке методики определения потребности в новых проектах спасательных шлюпок, в частности, такой основной характеристики как их вместимость. Рассмотрим два основных.

Один заключается в необходимости иметь такое количество проектов, которые перекрывают возможные варианты вместимости шлюпок. При этом вместимостью шлюпок можно варьировать за счет модульности постройки, т.е. за счет вставки модулей, изменяя длину и тем самым вместимость, и добиваясь того, чтобы для каждого проекта судна можно было бы иметь индивидуально заказываемые шлюпки, со своей, присущей для данного судна, вместимостью.

Второй подход заключается в том, чтобы иметь такой ряд проектов, при котором комбинацией шлюпок с разной вместимостью можно было бы обеспечить полную комплектацию судов спасательными средствами.

И при первом и при втором подходе предполагается, что с каждого борта может быть более чем по одной шлюпке, и эти шлюпки не обязательно могут быть одной вместимости. Хотя последнее менее предпочтительно судя по сложившей практике комплектации судов спасательными средствами.

Для судостроительной промышленности важно определить не только потребность в количестве проектов спасательных шлюпок, но и число шлюпок каждого типоразмера для наиболее рациональной организации производства, выбора материала корпуса и технологического оборудования. Помимо вместимости шлюпок и необходимости размещения всего экипажа (с пассажирами) следует учитывать и необходимость иметь как можно меньше проектов шлюпок и как можно большую серийность, чтобы снизить издержки производства. Поэтому предлагаемый подход направлен на установление необходимости, как совершенствования проектов шлюпок существующей вместимости, так и создания новых проектов с другими характеристиками исходя из характеристик существующего и будущего флота, численности экипажа и пассажиров на каждом судне.

Приведенные подходы позволяют решать проблему оснащения судов с учетом существующего положения и просматриваемой перспективы. При предлагаемом подходе более полно формируется количественный и качественный состав спасательных средств, необходимый для имеющегося и строящегося флота.

При этом решаются следующие задачи определения:

• типоразмерного ряда спасательных шлюпок;

• величины серии шлюпок каждой вместимости;

• числа шлюпок на каждом типе и серии заданных судов.

Задача формирования программы строительства спасательных шлюпок заключается в определении необходимого числа шлюпок определенной вместимости по количественному составу флота, численности экипажа и пассажиров. При этом предполагается, что:

• все члены экипажа и пассажиры должны быть обеспечены спасательными средствами;

• спасение людей обеспечивается с каждого борта, т.е. на каждом судне двойной комплект спасательных средств;

• число шлюпок на судне должно быть минимально;

• избыточная вместимость спасательных средств на судне также должна быть минимальна;

• минимально должно быть разнообразие спасательных средств на судне, желательно иметь шлюпки одинаковой вместимости (однотипные);

• из условия производства число типов спасательных средств должно быть минимально.

Можно отметить противоречивость приведенных выше условий, что определяет в дальнейшем наличие компромиссов при решении задачи, т.е. ряд условий носит рекомендательный характер и должны учитываться по мере возможности в процессе формирования решения.

Таким образом, задано множество групп судов , для каждого элемента которогозадана численность экипажа. При этом множествоможет включать элементы, для которых величиныравны.

С целью формального описания процесса вводится индекс , определяющий тип спасательного средства, который характеризуется вместимостьюи серийностью производства (потребностью на судах множества). Введем переменную, принимающую целые значения, где , если на судне устанавливается тип шлюпокв количестве;

, если не устанавливается.

Формализуем приведенные выше условия и ограничения:

• для каждого типа судна вместимость (с каждого борта) спасательных средств должна быть не менее численности экипажа и пассажиров

(7.1.)

• число шлюпок на судне должно быть минимально

для (7.2.)

• избыточная вместимость спасательных средств на судне должна быть минимальна

для (7.3.)

• минимально должно быть и разнообразие спасательных средств, т.е. желательно на судне иметь шлюпки одинаковой вместимости (однотипные) , где, если;, если

(7.4.)

• из условия производства число типов спасательных средств должно быть минимально

, (7.5.)

где - число элементов множества ;

• минимальное число шлюпок данной вместимости в серии - , определяющее целесообразность разработки отдельного проекта и организации производства

(7.6.)

• максимальная вместимость спасательной шлюпки , из условия эксплуатации

(7.7.)

Определена также функция , принимающая значения

для (7.8.)

Тогда задача формирования типоразмерного ряда спасательных средств и их характеристик заключается в определении такого минимального числа элементов множества , чтобы при выполнении названных условий функция, характеризующая суммарный ущерб от неполного использования емкости (числа посадочных мест) на каждом из судов множества, принимала минимальное значение

(7.9.)

Задача является целочисленной, комбинаторной и носит распределительный характер и для решения использованы идеи кластерного анализа [88]. Но данная задача имеет ряд отличий от задач классификации образов, где с помощью функции расстояний [48] определяется мера "близости" объектов. Данная задача является "одномерной", но с двумя видами переменных, т.е. неизвестно ни количество проектов шлюпок, ни емкость каждой шлюпки из этого множества, но имеется возможность строгого упорядочения объектов по одному фактору (признаку). Задача имеет оптимизационный характер. При этом неизвестны ни число элементов множества , ни величины, ни число элементов множеств . Для формирования типоразмерного ряда спасательных средств могут быть заданы различные условия:

1. при решении задачи необходимо задание элемента с минимальным значением параметра . При этом это значение выбирается из условия

(7.10.)

2. каждое последующее значение выбирается исходя из одного из следующих условий

(7.11.)

(7.12.)

3. максимальная величина параметра задается из условия

(7.13.)

Могут быть предложены и другие правила формирования ряда . На начальном этапе упорядочиваются элементы совокупности по возрастанию величины . Затем в качестве исходной берется разбивка множества на отдельные элементы. Для первого объекта определяется значение из условия (7.10.).

В целом весь процесс формирования решения задача условно разбивается на два этапа. На первом этапе производится предварительное формирование типоразмерного ряда, т.е. рассчитывается "опорный план". А на втором - последовательно улучшается полученное решение по локальному критерию (7.5.) и глобальному (7.9.).

Характерной особенностью первого этапа является то, что процесс формирования типоразмерного ряда рассматривается как многошаговый, на каждом шаге которого решается локальная оптимизационная задача выбора величины , удовлетворяющей условиям (7.1.), (7.2.), (7.3.), (7.6.), (7.7.) и критерию (7.4.).

На первом этапе для объектов , имеющих одинаковую с рассмотренной величину, определяется:

• число судов, обеспеченных шлюпками данной вместимости;

• количество требуемых шлюпок данного типоразмера. При этом должны быть заданы такие параметры, как:

1. минимальное число шлюпок данной вместимости в серии - , определяющее целесообразность разработки отдельного проекта;

2. максимальная вместимость спасательной шлюпки , из условия эксплуатации.

Если для очередного объекта из упорядоченного списка емкость спасательной шлюпки типаменьше, то:

• проверяется минимальная серийность. Если это условие не выполняется, то для шлюпки:

• с минимальной вместимостью определяется эта новая величина и расчет повторяется с начала списка;

• с вместимостью, отличной от минимальной, определяется:

• или возможность установки еще одной шлюпок с меньшей или данной вместимостью (с каждого борта и уже определенной ранее с данном расчете);

• или новая вместимость по условиям (7.11.) - (7.13.) и расчет продолжается до возникновения данной ситуации.

Окончание предварительного формирования типоразмерного ряда завершается при просмотре всего списка множества .

Для полученного варианта плана рассчитывается значение функции критерия и повторяется процедура расчета до тех пор, пока значение этой функции не достигнет минимума. В каждом следующем варианте плана анализируется возможность сокращения числа проектов шлюпок (т.е. шлюпок разной вместимости) за счет возможности объединения полученных при первоначальном составе гипотетических проектов. При этом последовательно просматривается возможность объединения двух рядом стоящих проектов и определяется значение функции критерия.

При попытке решить эту задачу обнаружено противоречие между такими параметрами как степень заполнения последней шлюпки на судне, т.е. полнотой использования вместимости спасательных средств, и ограничением на минимальную величину серии шлюпок. Поэтому общая задача была разбита на две локальные, которые решались последовательно. Первая задача заключалась в определении такого минимального типоразмерного ряда спасательных средств, при котором избыточные посадочные места на заданной совокупности судов достигали минимума, а ограничение по минимальному размеру серии шлюпок не учитывалось.

Метод решения задачи включал следующие процедуры:

• ранжирование судов по возрастанию численности экипажа;

• предварительное формирование типоразмерного ряда шлюпок;

• последовательный просмотр всех судов с целью определения тех, на которых вместимость шлюпок превышает заданную;

• для выбранных судов устанавливали шлюпки меньшей вместимости из определенных для предыдущих типов судов с меньшим экипажем.

Таким образом, оптимизация проводилась с точки зрения глобального критерия (2.5.9.). Признак окончания расчета - выполнение ограничения по степени заполнения последней шлюпки на каждом из заданных судов. Анализ полученных результатов показал, что существует довольно много типов шлюпок, серийность которых не превышает 12. Поэтому появилась необходимость во второй задаче, целью решения которой является уменьшение числа типов шлюпок, т.е. выполнение ограничения по целесообразности организации производства. Вторая задача заключалась в минимизации числа серий шлюпок с точки зрения значения глобального критерия. Ограничение на заполнение последней шлюпки на судне не учитывалось.

Для решения задачи была реализована совокупность процедур, основная идея которых заключалась в замене минимальной серии шлюпок на другую, по возможности, не ухудшающее значение функции критерия. При этом определялась минимальная серия шлюпок - и для нее и соседних определялось приращение критерия, которые:

• если приращения критерия равны между собой, то выбирается тот, у которого серия больше.

• если не равны, то серия заменяется на ту, которая дает меньшее приращение критерия.

Окончание расчета определяется числом итераций, которое равно числу серий без первой и последней серии .

Исходными данными для проведения расчета являются:

• наименование типа судна (наименование серии);

• численность экипажа (с пассажирами);

• число судов в серии.

Структура данных представлена в таблице:

Экипаж	35	38	40	42	50	51	71	72	90	91
Серия	4	9	3	2	3	6	2	12	31	68

Для проведения расчета для заданной совокупности судов задается:

• максимальная вместимость шлюпки -30;

• расположение (1 - 50% на борт, 2-100% на борт) -2;

• доля неиспользованных посадочных мест в последней шлюпке (%) -30.

Расчеты проводились, как по первой задаче, так и по двум вместе. Результаты расчетов, приведенные в таблице 7.5., характеризуют потребность в шлюпках нефтеналивного флота.

Таблица 7.5.