1.5. Постановка и анализ задачи оптимизации пос

Для раскрытия существа оптимизации ПОС важно отметить, что задача оптимального планирования имеет двойственный аспект. Под оптимальным можно подразумевать план, обеспечивающий заданный конечный результат при минимальных затратах ПРП (постановка «результат – ресурсы»). Вместе с тем в качестве оптимального можно рассматривать план, обеспечивающий при ограниченных (фиксированных) ресурсах максимальный конечный результат (постановка «ресурсы – результат»).

При оптимизации ПОС плановые решения принимаются в условиях, когда ПРП фиксированы, т.е. постоянны по всем видам ресурсов на суточных интервалах и незначительно колеблются от смены к смене за счёт неравномерного выхода докеров по сменам. При этом конечный результат – объёмы перегрузочных работ, сроки обработки судов - либо жёстко задан (например, по линейным судам), либо заранее фиксируется (по нормам, условиям прямых договоров между портами и судовладельцами), либо задаётся в форме желательного условия (например, обработать судно в минимально возможные сроки, либо к какому-то сроку).

В такой ситуации выбор варианта постановки задачи планирования ПОС зависит от соотношения между количеством ПРП и потребностью в них для обеспечения ПОС на протяжении планового периода. Очевидно, что при избытке ПРП задачу планирования ПОС следует рассматривать в постановке «результат – ресурсы». В этом случае решением задачи являются данные о видах и количестве ПРП, необходимых для обработки каждого судна в соответствии с намеченными сроками. В ситуации с дефицитом ПРП задачу необходимо рассматривать в постановке «ресурсы – результат». Тогда её решением являются данные о возможном конечном результате (обычно продолжительности стояночного времени судов), который может быть достигнут при наличных ПРП.

Если же плановым периодом охватывается последовательность ситуаций с избытком и недостатком ПРП (ситуации чередуются по закону: избыток – дефицит – избыток – дефицит и т. д.), то признаки обеих охарактеризованных постановок задачи планирования ПОС «пересекаются» и выделить «чистую» постановку не удаётся.

Это обстоятельство говорит о том, что задача оптимального планирования ПОС относится к классу слабоструктурированных проблем, исследование которых осуществляется на основе концепции анализа – синтеза сложных систем.

Начальным этапом этого подхода является построение концептуальной модели планирования ПОС.

В теории управления под концептуальной моделью понимается принципиальная основа экономико-математической модели, в которой фиксируются наиболее существенные параметры исследуемой системы и связи между ними, что в итоге дает достаточно общее представление о рассматриваемой системе и ее принципиальных особенностях. При построении такой модели обычно руководствуются не количественными, а качественными категориями, раскрывающими внутренние свойства изучаемой системы и тенденции изменения её параметров и характеристик под воздействием тех или иных факторов.

В случае ПОС концептуальная модель планирования конструируется путём определения системы ограничений и обоснования критерия оптимальности при условии, что обработка судов рассматривается на некотором интервале времени.

При решении первого вопроса необходимо исходить из того факта, что ограничения на ПОС связываются с судами, грузами и ПРП, что предопределяет необходимость выделения двух групп ограничений – внешних для порта (по судам и грузам) и внутренних (по ПРП).

В группе внешних ограничений наиболее важными являются условия, регламентирующие продолжительность пребывания судов в порту под обработкой. Эти ограничения могут формироваться по-разному. Однако всё многообразие форм задания этих ограничений можно свести к следующему общему требованию: обработать судно в минимально возможное время, или точно в заданный срок, или не позже (не раньше) заданного срока, или в период от … до …

Другой важный вид внешних ограничений состоит в требовании обеспечения плановой загрузки (разгрузки) судов.

Третий вид внешних ограничений обуславливается параметрами судов и выражается в пределе концентрации на них ТЛ (кордонных и внутритрюмных перегрузочных машин, а также трюмных звеньев докеров).

Подчеркнем, что все эти ограничения являются безусловными, т.е. обязательными для порта.

Все внутренние ограничения так или иначе связаны с вопросами распределения и использования ПРП, привлекаемых для осуществления ПОС. В общем случае данные ограничения можно представить комплексом, включающим ограничения, обуславливаемые степенью взаимного соответствия (совместимости) конкретных судов и видов ресурсов, а также лимитированностью последних и режимом использования их во времени. Сюда же следует отнести и ограничения, определяемые пределом концентрации ресурсов на оперативных фронтах причалов.

Обсудим теперь вопрос о критерии оптимальности планирования ПОС. На современном этапе этот вопрос необходимо решать исходя из механизма рыночного управления ППП, то есть с ориентацией на максимизацию прибыли, достигаемой при реализации ПОС.

В общем случае прибыль порта П₀ определяется из соотношения:

(1.2)

где k – шифр судна ; К₁ и К₂ – подмножества судов, обработанных соответственно досрочно и с простоем; и – соответственно аккордная ставка и себестоимость перевалки одной тонны груза судна k; – плановая загрузка судна k; – суммы плат по услугам, предоставляемым портом судну k; и – ставки соответственно диспача и демереджа по судну k; и – соответственно сталийное и стояночное время судна k.

При анализе показателя П₀ необходимо принимать во внимание, что на этапе оперативного планирования ПОС величины a_k , , , и являются константами. И лишь величины и поддаются вариации: их значения зависят от принимаемых портом решений.

Минимизации величины способствует выбор наиболее экономичных технологических схем грузоперевалки, которые принимаются обычно в качестве типовых при разработке технологических процессов. Показатель определяется по формуле

(1.3)

где и – соответственно производительность и количество ТЛ, которые используются для обработки судна.

Из последней формулы видно, что при =const величина может изменяться при вариации лишь показателей и . Именно эти величины и должны выступать в качестве параметров управления ПОС.

Рассмотренные ограничения в совокупности с критерием оптимальности дают концептуальное представление о содержании и формальных аспектах задачи оптимизации ПОС, её структуре, областях изменения параметров и характеристик, взаимосвязях и взаимовлиянии параметров и характеристик и т. д. Эта информация позволяет далее обосновано подойти к решению проблемы моделирования ПОС.