ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕГРУЗОЧНЫМИ ПРОЦЕССАМИ МОРСКОГО ПОРТА Истратов Р.А. INFORMATION SUPPORT OF MANAGEMENT OF OVERLOAD PROCESSES OF SEAPORT Istratov Roman A.
реклама
ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕГРУЗОЧНЫМИ ПРОЦЕССАМИ МОРСКОГО
ПОРТА
Истратов Р.А.
Мурманский государственный технический университет
Россия
Аннотация. В работе рассмотрен круг задач, решение которых будет способствовать успешной разработке и
внедрению информационно-управляющей системы, которая создается с целью повышения эффективности
обработки судов, вагонов, автомобилей, оптимизации перегрузочных процессов, что предполагает
минимизацию затрат времени, расхода топлива, электроэнергии, эксплуатационных расходов.
Ключевые слова: морской порт; морской транспортный узел; портовые услуги; информационные
технологии; методы управления.
Введение
Порт Мурманск является важнейшим транспортным узлом на Севере России. В настоящее время
создание современного Мурманского транспортного узла (МТУ) рассматривается как комплексная задача
стратегического значения, которая предусматривает существенное совершенствование и развитие основных
видов транспорта: морского, железнодорожного, автомобильного и авиационного транспорта, а также
развитие логистической и складской инфраструктуры. Развитие МТУ имеет перспективы превращения его в
один из крупнейших в мире транспортных узлов. Проведённые исследования показали, что к 2020 году
грузооборот МТУ удвоится, а при благоприятных обстоятельствах может увеличиться в 5 раз. Отмеченные
выше перспективы развития МТУ возможны только при наличии консолидированной информации о движении
грузовых потоков на различных уровнях логистической системы для анализа и оперативного принятия
управленческих решений.
Объединение всех видов транспорта в рамках единого информационного поля - задача весьма
актуальная и сложная, ее реализация требует многоуровневого подхода, начиная от преодоления
межведомственных административных барьеров до оптимизации форм перевозочных документов. В
Транспортной стратегии Российской Федерации до 2030 года отмечается, что «…развитие информационного
обеспечения российской транспортной системы … будет осуществляться на основе создания единой
информационной среды транспортного комплекса, аналитических информационных систем поддержки
процессов управления его развитием».
Основной проблемой организации эффективного взаимодействия всех пользователей, участвующих
в процессе обработки грузов МТУ, является отсутствие в Мурманской области как регионального, так и
портовых логистических центров.
Решение задач оперативного управления транспортным узлом возможно только при наличии
информационно-управляющей
системы,
которая
предназначена
для
оперативного
сбора,
автоматизированной обработки и хранения информации и представления информации пользователям в
виде, удобном для принятия управленческих решений. Внедрение такой системы позволит повысить
эффективность
управления
перегрузочными
процессами
МТУ,
уменьшить
трудоемкость
продолжительность принятия решений при поиске оптимального плана перевозки грузов внутри порта.
и
В работе представлены результаты, которые были получены автором при обосновании структуры и
состав аппаратно-программных средств, необходимых для построения информационной системы управления
МТУ.
Решение задач диспетчеризации и оперативного планирования деятельностью морского порта
Диспетчерская система является формой организации круглосуточного оперативного руководства
производственной деятельностью порта. Для выполнения функций оперативного руководства и контроля в
распоряжении диспетчерского аппарата ММТП находятся необходимые средства связи, которые должны
обеспечить удобное и быстрое получение информации и передачу указаний диспетчера оперативному
персоналу торгового порта.
В состав структуры системы управления перегрузочным процессом входит диспетчер (управляющий
орган) порта и перегрузочные процессы (управляемый объект-агент). Структурная схема системы управления
перегрузочным процессом в ММТП представлена на рис.1, где приняты следующие обозначения:
DPP - множество допустимых действий перегрузочных процессов;
DPP = {погрузить, разгрузить, перевозить, хранить, укладывать, перемещать};
DPPD - множество допустимых результатов;
DPPD = {максимум использования, грузоподъемности, скорости движения перегрузочных машин,
минимум затрат электроэнергии и топлива, минимум затрат на хранение и др.};
r — Результат деятельности перегрузочных процессов из DPPD;
Рис. 1. Структурная схема системы управления перегрузочным процессом
DD - Вектор управлений действиями диспетчера (план перевозок грузов, критерий перегрузочных
процессов и др.);
I - Переменная некоторого закона W(I)
изменения результата деятельности перегрузочного
процесса.
В системе диспетчерского руководства различают три самостоятельные, но взаимосвязанные
функции: производственно - оперативное планирование; диспетчерский контроль; оперативный учет, анализ
и отчетность.
Основной задачей производственно - оперативного планирования в порту является установление
объема и характера перегрузочных работ на планируемый период (месяц, декада, сутки, смена),
распределение технических и трудовых ресурсов и разработка мероприятий для выполнения этого объема
работ [2].
К оперативному планированию относят:
- распределение перегрузочных ресурсов порта между объектами работ, отдельно по погрузке и
выгрузке;
- разработка декадного плана обработки судов;
- разработка сменно - суточного плана работы порта;
- составление оптимального плана обработки каждого судна.
Конкретной формой оперативного планирования работы порта является сменно - суточное
планирование с отображением оперативной информации по выполнению погрузочно-разгрузочных работ в
производственной зоне грузовых районов.
Разработка информационной системы управления перегрузочными процессами морского порта
Программа инновационного развития ОАО «Мурманский морской торговый порт» на период 2011 –
2015
г.г.
предусматривает
совершенствование
системы
информационной
поддержки
управления
технологических процессов и является существенной частью комплекса мероприятий по разработке и
внедрению инноваций. Для реализации успешной деятельности предприятия разрабатывается и внедряется
комплексная информационная система. Основные направления инновационных технологических внедрений:
1. технологии, повышающие эффективность эксплуатации и развития инфрастуктуры порта:
- проведение работ по реконструкции существующей инфраструктуры;
- модернизация существующего оборудования с учётом последних достижений науки и техники.
2. технологии, повышающие качество услуг портовой деятельности, в частности, путем внедрения
системы электронного документооборота, в том числе включая таможенные, сертификационные и другие
документы (Electronic Data Interchange).
3. технологии, направленные на повышение качества услуг в береговой (тыловой) зоне, т.е.
направленные на:
- оптимизацию подходов к порту через создание в портовой зоне транспортно-логистических центров
планирования прибытия и убытия грузов, включая технологии взаимодействия с железнодорожными,
автомобильными и внутренними водными подходами к порту;
- эффективную эксплуатацию портовых сооружений, включая сдачу в аренду сторонним организациям;
4. технологии повышения безопасности при развитии существующих и строительстве новых
объектов морской портовой инфраструктуры.
Разрабатываемая и
внедряемая комплексная
информационная
система
(ИС) может быть
представлена в виде локальной вычислительной сети (ЛВС), которая объединяет рабочие места
пользователей.
Для
решения
отмеченных
выше
задач,
прикладное
программное
обеспечение
разрабатываемой ИС должно включать ряд подсистем. К основным из них следует отнести следующие
подсистемы: финансово-бухгалтерский учет; кадровый учет; учет грузов; оперативное диспетчерское
управление; учет обработки вагонов; учет работы механизмов; учет и обработка архивных документов; учет
прохождения входящей и исходящей корреспонденции; программы автоматической обработки сведений и
обмена данными; ПО системы видеонаблюдения; программа управления производственными процессами
специализированного комплекса грузового района № 3 ММТП; информационно-справочные программы; учета
технического состояния вагонов и техники; информации о ремонте вагонов и техники.
Обработка больших объемов информации происходит с помощью современных систем управления
базами данных (СУБД). Внедрение ИС позволяет автоматизировать рабочие места диспетчерских служб,
отдела механизации, грузовых складов, диспетчеров по железнодорожным операциям и других отделов, что
приводит к снижению количества ошибок, времени расчетов и формирования отчетности, вследствие чего
повышается оперативность получения данных для принятия управленческих решений.
Использование современной СУБД позволяет не только хранить большой объем информации, но и
значительно увеличить скорость выбора информации и математических действий с ней при составлении
(получении) необходимых отчетов.
На рис. 2 представлена структура ИС. Применение клиент-серверной архитектуры позволяет ускорить
обработку информации за счет исключения передачи по локальной сети исходной информации для
проведения расчетов. Автоматический ввод и вывод информации о планировании обработки судов,
реализуемый системой, позволяют прогнозировать прием и расстановку судов по причалам, планировать
подачу и накопление грузов на складских площадях, что ведет к уменьшению сталийного времени обработки
судов, а так же времени простоя на рейде. Наличие информации по планированию и фактическому
выполнению погрузки/выгрузки судов (вагонов, автомашин) значительно уменьшает время формирования
отчетов, и как следствие этого – сокращает время анализа выполнения плана погрузо-разгрузочных работ и
позволяет своевременного вносить изменения в сменно-суточный план.
Автоматическое получение информации по выходу докеров и наличию (состоянию) перегрузочной
техники увеличивает оперативность управления трудовыми ресурсами, что сводит к минимуму вероятность
возникновения непроизводительных простоев [3. 4].
Анализ информации по обработке вагонов не только уменьшает риск появления «брошенных вагонов»,
ускоряет их поиск, но и позволяет уменьшить грузонапряженность путей, увеличить оперативность принятия
решений по обработке вагонов и снизить затраты за пользование вагонами.
Электронный обмен данными с ОАО «РЖД», клиентами порта и их автоматическая интеграция в
Рис.2. Структура информационной системы
систему позволяют осуществлять более четкое планирование работ, равномерное пополнение складов,
улучшают своевременность поставки грузов, уменьшают риск затора вагонов и улучшают взаимоотношения с
клиентами.
Картографическая система отображения оперативной информации по грузовым работам и
формирование управленческой отчетности не только наглядно отражает производственные процессы
предприятия, но и дает возможность видеть их в режиме реального времени для принятия согласованных
решений руководящим составом порта.
В качестве примера рассмотрим автоматизированную информационную систему (АИС) Мурманского
морского торгового порта. На рис. 3 представлена главная форма АИС ММТП. Форма содержит карту порта,
которая состоит из интерактивных элементов (портальные краны, суда, склады).
Благодаря АИС работники порта имеет полную информацию об исправной погрузочной технике, о
текущем ремонте, информацию о текущей обработке судов, о подходе судов, о грузообороте за период
времени, сменно-суточный план перегрузочных работ и т.д. (рис. 4).
Рис. 3. Главная форма автоматизированной информационной системы
Рис.4. Интерфейс формы обработки судов
Решение задачи обеспечения информационной совместимости и интеграции участников процессов
обработки грузопотоков в транспортном узле
Кроме предприятий, непосредственно участвующих в процессе обработки грузов, к основным
субъектам, функционирующим
в транспортном
пространстве, относятся
организации
политической,
финансовой, социальной инфраструктуры:
- законодательные и исполнительные органы Мурманской области;
- государственные контролирующие органы (транспортная инспекция, таможенный комитет,
налоговая служба);
- организации экономической и социальной инфраструктуры;
- организации финансовой инфраструктуры (кредитные организации, страховые компании);
- предприятия – субъекты перевозок;
- поставщики услуг телекоммуникационной среды, провайдеры доступа в Интернет.
Для организации взаимодействия указанной выше группы пользователей необходимо наличие
информационно-технологического обеспечения, способного решать следующие задачи:
- создание центра интеграции информационных систем (ИС) на базе координационного центра;
- объединение существующих ИС с координационным центром для организации совместных
сервисов, синхронизации работы приложений, передачи транзакций;
- организации эффективной связи внутри участников транспортно - логистического процесса для
передачи информации, сопровождающей грузопоток;
- организации взаимодействия ИС с банковскими системами и финансовыми институтами для
регулирования финансовых потоков.
Решение отмеченных выше задач приводит к затруднению, связанному с необходимостью
формализовать процессы взаимодействия информационных систем (ИС) участников процесса обработки
грузов с контрагентами, государственными контролирующими органами, решение которых актуально для
организации сетевого взаимодействия, поскольку отсутствует структура взаимосвязи ИС. В современных
системах организация сетевого взаимодействия возможна только на базе методов, используемых в классе
интеллектуальных систем. Создание интеллектуальных систем (ИнтС) новых поколений для управления
сложными и/или слабоформализованными системами (СС) в различных условиях взаимодействия с внешней
средой является одной из актуальных задач практических приложений методов искусственного интеллекта и
когнитивного моделирования в целом. Класс рассматриваемых объектов достаточно широк – это сложные
технические и социотехнические системы, социально-экономические системы. (При функционировании ИнтС
открывается возможность накопления информации по реализации сложного взаимодействия СС с внешней
средой, в том числе в нештатных и экстремальных ситуациях. Разработка адаптивных моделей
формализации знаний предметной области на основе этой информации позволяет совершенствовать
алгоритмы функционирования вычислительных комплексов и модели поведения ЛПР при принятии решений
по управлению СС.
Функциональные
возможности
и
интерфейс
ИнтС
существенно
зависят
от
возможностей
формализованного описания полноты использования всего многообразия математических методов обработки
данных:
непрерывных,
фрактальных,
интервальных,
нечетких,
многоагентных,
нейросетевых,
лингвистических и т.д. В связи с этим актуальна задача разработки специального формального аппарата,
обеспечивающего единообразное представление моделей, синтезированных посредством различных
методов и средств, с целью унификации операций их обработки в вычислительной среде.
Все параметры и переменные моделей будем называть тестами [1].Пусть {} - множество
элементарных тестов, с помощью которых описываются все факторы, обстоятельства и явления, имеющие
отношение к изучаемой действительности (сложной системе). Элементарность теста означает, что результат
теста представим в виде: «тест = значение». Конкретный результат теста будем обозначать через .
Результаты тестов могут выбираться (формироваться) из разных доменов (множеств значений). Для
фиксации того, что в качестве множества результатов теста используется домен T, будем использовать
нотацию: /T. Используя разные домены, можно управлять общностью (масштабом) результата одного и того
же теста.
В общем виде произвольные динамические паттерны и их подмножество - когнитивно - поведенческие
автоматизмы (естественные инварианты) можно представить следующим образом:
k = {f/: k1 k2 | {}f} Pk,
(1)
где f - когнитивные автоматизмы и паттерны; {}f – поведенческие автоматизмы и паттерны (со своей
энергетикой и ресурсами); k1 – описание исходной ситуации действительности, исходного образа; k2 – цели и
критерии достижения целевой ситуации, наброски образа; Pk – правила композиции паттернов, т.е. правила,
описывающие способы объединения локальных когнитивных и поведенческих задач.
Для детализации (1) обозначим элементарные тесты через {a/A}, где A - домены. Пусть W({c/C}) –
некоторое многообразие на множестве результатов тестов {c/C}. Модель знаний k на основе динамических
паттернов представим следующим образом:
k = {f/: {Jb b/B} {Ja a/A}, для {c/C} Wf({c/C}), {}f} Pk.
(2)
где f/ - паттерны вида (1), реализующие те или иные математические модели; J - оператор оценки
истинности значения теста. Паттерны вида (2) с успехом могут быть реализованы на основе нейросетей.
Поле импульсов (направления развития системы или ситуации) можно определить так:
Imp: {Ja a/A}, e/E {b/B},
(3)
где e/E – энергия импульса. Импульсы задают потоки энергии и информации в модельно – параметрическом
пространстве. С учетом (3) произвольную ситуацию действительности можно описать так:
= ({<J /T, {Jp p/P}, Jt t/>}; {Imp: {Ja a/A}, e/E {b/B}}),
(4)
где t/ – тест «Время», а конструкция <J /T, {Jp p/P}, Jt t/> описывает произвольное событие.
Модели (2) – (4) совместно с Банком тестов {G()} и автоматизмами вычислительной среды реализуют
требуемый полимодельный комплекс, способный решать широкий круг отмеченных выше задач [4].
Заключение
Предлагаемый в статье подход позволяет осуществлять информационное взаимодействие всех
участников процессов перевозки и обработки грузов.Решение задач оперативного управления транспортным
узлом возможно только при наличии информационно-управляющей системы, которая предназначена для
оперативного сбора, автоматизированной обработки и хранения информации и представления информации
пользователям в виде, удобном для принятия управленческих решений. Внедрение такой системы позволит
повысить эффективность управления перегрузочными процессами МТУ, уменьшить трудоемкость и
продолжительность принятия решений при поиске оптимального плана перевозки грузов внутри порта.
Литература
1. Алпатов А.П., Прокопчук Ю.А., , Прохоренков А.М. Cб. докладов научной конференции "Информационные технологии в
управлении сложными системами" (Днепропетровск, 24 июня 2011 г.) Днепропетровск:изд-во "Свидлер А.Л.",2011.-404 с.,
с.122-126.
2. Лазарев Н.Ф. Перегрузочные процессы в морских портах. Обработка и обслуживание судов. М.: Транспорт, 1987.– 197 с.
3. Прохоренков, А. М., Истратов Р.А. Разработка информационной структуры порта в составе транспортного узла // Сборник
научных трудов SWorld. Материалы международной научно-практической конференции "Современные проблемы и пути их
решения в науке, транспорте, производстве и образовании 2011". – Выпуск 4. Том 1. – Одесса: Черноморье, 2011. – С. 8591.
4. Прохоренков А. М., Истратов Р.А. Управление грузопотоками морского порта, входящего в состав транспортного узла
//Международная НТК "Наука и образование-2012" Материалы МНТК. Мурманск: МГТУ, 2012. – С. 923-927.