Реферат: Оптимальное планирование работы флота судоходной компании

Содержание:

Введение.

1.  Характеристика направленийперевозок и флота.

2.  Подготовка исходных данныхи составление математической модели задачи

2.1 Построение возможныхвариантов схем движения судов.

2.2 Расчет нормативов работысудов на схемах движения.

2.3 Составление математическоймодели задачи.

3.  Нахождение оптимальногоплана работы флота и оптимальных схем движения судов на ПЭВМ с помощьюсимплекс-метода.

4.  Расчет основных плановыхпоказателей работы флота.

Список литературы.

2Введение

За последние годы одним из основных направленийсовершенствования управления экономикой, хозяйственного механизма являетсяприменение математических методов и деятельности.

При планировании экономической деятельности необходимоопираться на большое количество данных, и выбранное решение должно повозможности вычислительной техники в экономике, т.е. во всех областяхцеленаправленной человеческой гарантировать от ошибок и быть достаточноэффективным для мирового круга условий. Необходимо повышать эффективностьуправления народным хозяйством, т.к. новые задачи экономического развитиянельзя решить, используя старые механизмы.

При решениипрактических операционных задач находят эффективное применение различныхоптимизационных моделей и методов оптимизации, основанные на использованииматематического программирования.

При использованииэлектронно-вычислительной техники возрастает эффективность операционных методованализа и решения задач оптимизации в сфере организационного управления.

В условиях рыночнойэкономики существует множество судоходных компаний, которые конкурируют междусобой и борются за максимальные прибыли в условиях жесткой конкуренции. Всвязи  с этим проблема оптимизации планирования работы флота является одной изглавных проблем, решаемых судоходными компаниями. Таким образом, данная работаи методы, используемые при решении задачи по оптимизации работы флота, могутбыть применены на практике и являются актуальными.

3

1.Характеристика направлений перевозок и флота.

Перевозки груза осуществляются на несколькихнаправлениях. В перечень портов захода входят такие порты: Николаев, Мадрас,Басра. Ниже приводится краткая характеристика данных портов.

Николаев (Украина).

Широта — 46°56' с.ш.

Долгота — 31°57' в.д.

Николаев расположен на левом берегу реки Южный Буг в19 милях к северу от ее устья. Навигация в порту круглогодичная, однако всуровые и средней суровости зимы проводка судов осуществляется с помощьюледоколов в составе каравана практически по всему подходному к портуБугско-Днепровско-Лиманскому каналу, который начинается у острова Березань итянется на 44 мили до порта Николаев. Допускается одиночное плавание во льдахсудов, имеющих соответствующий ледовый класс. Порт специализируется напереработке навалочных и тарно-штучных грузов.

Грузооборот порта в 1997 году составил 1,9 млн.т, изних 1,1 млн.т навалочных грузов (минеральные и химические удобрения – 0,9млн.т,строительные материалы – 0,2млн.т) и  0,8 млн.т тарно-штучных грузов, большаячасть из которых – металлы. Грузы заграничного плавания в 1997 году составляли99,5% грузооборота порта. Причальный фронт Николаевского порта состоит из 9грузовых причалов, общей протяженностью 1866п.м  с глубинами от 9 до 10,5 м. Впорту также имеется 2 пассажирских причала длиной 121п.м. Наличие складов:крытых – 27,3тыс. м2,  открытых -  132,7 тыс.м2. В портуимеется элеватор. Перегрузочное оборудование: портальные краныгрузоподъемностью 5 – 40 т; плавучие краны грузоподъемностью 5 и 100 т;пневмоперегружатель  для зерна «Хартман»; передвижные краны; автомобильные иэлектропогрузчики различной грузоподъемности; контейнерные погрузчики; прочееперегрузочное оборудование. Порт располагает самоходными и несамоходнымигрузовыми судами, буксирами мощностью до 2000 кВт, сборщиками льяльных вод,нефтемусоросборщиками, водолеями, лоцманскими и портовыми катерами, другимиразличными плавсредствами. Суда, пребывающие в порт, получают агентскоеобслуживание. В порту можно пополнить запасы жидкого топлива с плавбункерщиков,пресной воды и продовольствия, произвести ремонт корпуса и механизмов, а такжедокование судов.

Басра (Ирак).

Широта — 30°31' с.ш.

Долгота — 47°51' в.д.

Территория порта Басра простирается от внешнего буя идо 27го км выше города Басра. Общее протяжение порта вдоль реки –140 км. Река Шат-эль-Араб на всем своем протяжении сохраняет большую ширину иимеет глубокий фарватер. Исскуственный канал позволяет заходить в порт судам сосадкой до 9.8 м при полной воде сизигийного прилива. Паровое лоцманское суднонаходится за пределами бара. Оно доставляет местных лоцманов к судам, ожидающимпроводки. Бар четко обозначен буями, ночью освещен. Контрольные суда на барепри помощи сигналов передают сведения о высоте прилива днем и ночью. В Абадане(65 км) и в Басре (115 км) местных лоцманов сменяют портовые надзиратели,которые ставят суда у причалов или на рейд в реке, смотря по необходимости.Судно любой длины без всякой опасности может становиться на рейде в реке или упричала.

4

Общая длина причальной линии равна1370 м, глубина упричалов 7.9 м. К причалам подходят железнодорожные линии. У причалов могутстоять одновременно 8 судов. Кроме того, имеется причал для лихтеров длиной 260м. Главные причалы обслуживаются 22 передвижными электрическими кранамигрузоподъемностью от 1.5 и до 8 тонн. Есть плавучий паровой 25-тонный кран срадиусом захвата в 18 м, а также двуногий 60-тонный кран. Эти причалы имеютпрямую связь с иракскими железными дорогами, позволяющими доставлять груз вовсе концы Ирака и в северный Иран. Обширные навесы и склады для хранениятранзитных грузов могут вместить до  200 000 тонн  груза. Судоремонтныемастерские порта могут произвести небольшой ремонт. Имеются три слипа, наиболеекрупный из них грузоподъемностью в 700 тонн. В порту два буксира, спасательнаястанция и водолазное снаряжение. Здесь можно получить нефтяное топливо,снаряжение и воду.

В порт ввозятся ткани, продовольствие, спиртныенапитки, табак, сахар, чай, машины, металлические изделия, стеклянные изделия,посуда, галантерейные товары, одежда, кожа, цемент, лес и другие товары.

 Большую часть экспорта составляют финики, пшеница,ячмень, лакрица, ковры, шерсть, шкуры, лошади, сухие фрукты, камедь, наркотики,асфальт, сырая нефть и нефтепродукты.

Лоцманская проводка обязательна. По требованию можнополучить таблицу сборов, взимаемых в порту, и оплату услуг.

Мадрас (Индия).

Широта — 13°05' с.ш.

Долгота — 80°17' в.д.

Мадрас является одним из важнейших транспортных узловмира и третьим по грузообороту портом в стране. Порт расположен на Коромандельскомберегу на юго-востоке Индии. Главная гавань окружена молом и волноломом,которые защищают территорию порта. Акватория порта создана искусственно. Погодав регионе благоприятна для мореплавания и перегрузочных работ, но возможнаплохая погода с Октября по Ноябрь. Соответствующим образом намеченный иоснащенный буями канал, протяженностью 7 км, имеет минимальную глубину 18.6 м.Максимальная ширина входа на внешнюю акваторию порта составляет 244 м, ширинавхода на внутреннюю акваторию составляет 121.9 м, а глубина 12 м. Лоцманскаяпроводка является обязательной при всех передвижениях внутри акватории. Натерритории порта имеется 12 крытых складов общей площадью 65 686 м2,10 навесов для транзитных грузов общей площадью 47 841 м2. Открытыесклады занимают площадь 325 000 м2. Все причалы оснащеныоборудованием для доставки  пресной воды. Также в порту имеется две водяныебаржи для доставки воды  на суда, стоящие на рейде. Контейнерный терминалвключает в себя причал длиной 600 м и глубиной 12.8 м, оснащенный четырьмяпортальными кранами грузоподъемностью 40 и 35.5 тонн, а также вильчатымипогрузчиками и грузовиками. Кроме того, имеется два причала для обработкитанкеров дедвейтом до 140 000 тонн. В порту могут быть произведены любыеремонтные работы, не требующие сухого докования. В порту имеется два буксира испасательная станция.

Структуру импорта составляют: уголь, сырая нефть,нефтепродукты, железо и сталь, машины, бумага, сера, цемент, лес, овощныемасла, фосфорная кислота.

    Из порта вывозятся: железная руда, гранитныеблоки, черная патока, табак, кожа, ткани, сахар, каустическая сода, цемент.

5

              Характеристика флота

Основные параметры и характеристики судов,используемых для перевозки груза, указаны в табл.1.1

Таблица 1.1 Основные характеристики флота Характеристики

«Герои панфиловцы»

«Ленинская Гвардия»

Год и страна постройки 1973 СССР 1972  ПНР Регистровый номер М-31559 М-30622 Позывные UYOB UFXV Тип энергетической установки теплоход теплоход Назначение сухогруз универсальное судно Судовладелец ЧМП ЭМП Порт приписки Одесса Таллин Символ класса судна КМHЛ31А2 паром накатное КМHЛ3¨ Длина наибольшая, м 184,21 135,41 Ширина наибольшая, м 26,76 18,05 Высота борта, м 15,20 10,20 Осадка по летнюю грузовую ватерлинию, м 7,40 7,46 Скорость, узлы 19,5 16,9 Валовая вместимость, рег.т 10096 6555 Чистая вместимость, рег.т 4585 3315 Дедвейт, т 12889 7400 Количество грузовых помещений 5;— 5;2

Кубатура, м3

19230 10746; 417 Количество рефрежираторных трюмов — 2 — 540 Размеры люков, м

1-6,3x 6,0

2-19,4x 8,2

4-13,0x 8,2

2-25,5x 8,2

1-9,1x 8,0

6-13,2x 6,5

1-6,2x 5,3

2р-5,8x 2,2

Количество и грузоподъемность стрел, т

1x 63,0

3x 12,0

2x 24,0

1x 1,0

2x 5,0

6x 10,0

1x 60,0

2x 8,0

Год и страна постройки 1971 СССР 1971 ПНР

6

2. Подготовка исходных данных и составлениематематической модели задачи

 

2.1 Построение возможных вариантов схем движения судов

На основе заданных участков работы флота (груженных ибалластных) строим возможные варианты замкнутых схем движения судов.

Под схемой движения j (j=1,n) понимается наборучастков работы флота, последовательно проходимых судном.

  Николаев   1        Мадрас         2           Николаев

/>/>          1)                                                                               (1;2)

  Николаев   3          Басра         4           Николаев

/>/>          2)                                                                              (3;4)

 Николаев   3           Басра         5              Мадрас      2           Николаев

/>/>/>3)                                                                                                                  (3;2)

 Николаев    3         Басра         6           Николаев

/>/>4)                                                                              (3)

2.2 Расчетнормативов работы судов на схемах движения

Для полученных схем движения рассчитываем следующиенормативы:

а) время рейса i-того судна на j-той схеме движения,в сутках:

                                                                            __       __

tij= Σ til  (i=1,m; j=1,n),

                                                                                            lεj

где tij — время рейса i-того судна наj-той схеме движения,  сут.,

      til  — норматив времени работы i-готипа на l-ом участке, сут., который включает валовое стояночное время в портупогрузки, валовое время перехода на участке и валовое стояночное время в портувыгрузки.

t11 = tх11  + tст11+ tх12  + tст12 ,

где tх  - ходовое время, сут.;

      tст – стояночное время, сут.

t11 = 14 + 58 + 14+ 40 = 126 сут.

Результаты расчета для остальных типов судов и схемдвижения занесены   в табл.2.1.

Таблица 2.1. Время рейса судов

Схемы

1 2 3 4

Тип судна

1 2 1 2 1 2 1 2

Время работы tij, сут.

126 94 128 114 125 109 78 68

7

б) инвалютный доход судна i-того типа на j-той схемедвижения за один рейс, долл.:

                                                                            __       __

                                                   Fij = Σ fl qil(i=1,m; j=1,n),

                                                           lεj

где fl – тарифная ставка на l-ом участке,долл./т;

      qil – загрузка судна i-го типа наl-ом участке, т.

F11 = f1*q11 + f2*q12;

F11 = 12*30 + 10*28 = 640 долл.

Результаты расчета для остальных типов судов и схемдвижения занесены     в табл.2.2.

Таблица 2.2. Время рейса судов

Схемы

1 2 3 4

Тип судна

1 2 1 2 1 2 1 2

Инвалютный доход   Fij, долл.

640 404 454 276 514 380 234 156

2.3 Составлениематематической модели задачи

Параметром управления в данной задаче выступаетчисло рейсов судов i-того типа  на j-той схеме движения, так как критерийоптимизации – максимизация доходов.

Математическая модель задачи в общем виде такова:

                                                               m    n

                Z = Σ Σ Fijxij – max,                     (1)

                                                             i=1 j=1

                                       m                                              __

               Σ Σ qil xij≤ Ql   (l = 1,S),                   (2)            

                                                    i=1 jεGl

                                                                             n                                                  ___

             Σ tij xij =Ti           (i = 1,m),                (3)

                                                   j=1

                                                                         __        __

                   xij ≥ 0      (i=1,m; j=1,n),                    (4)

где xij – число рейсов судов i-того типана j-той схеме движения, судо-рейсы;

      Ti – бюджет времени в эксплуатациисудов i-того типа, судо-сутки;

                                           ___

      Ti = NiTпл    (i = 1,m),

 где Ni  — числосудов i-того типа;

       Tпл – продолжительность плановогопериода;

T1 = 395*8 = 2920 сут.,

T2= 395*6 = 2190 сут.;

       Ql  — количество груза,предъявленное к перевозке на l-ом участке, тыс.т;

       Gl  — множество схем движения,содержащих l-й участок;

       S –количество груженых участков.

Экономическийсмысл целевой функции (1) – максимизировать доход в инвалюте; ограничения (3)отражают требование использования  бюджета времени в эксплуатации судов всех типовна перевозках; ограничения (2) отражают требование: на каждом участке перевезтигруз в количестве, не превышающем заявленного; (4) – условие неотрицательностипеременных.

8

 

Математическаямодель согласно исходным данным и построенным вариантам схем движенияприобретает вид:

Z = F11x11 + F12x12  +<sub/>F13 x13 +  F14x14 +  F21 x21 +  F22x22 +<sub/>F23 x23  +<sub/>F24 x24– max,

q11 x11<sub/>+<sub/> q21 x21≤ Q1

q12 x11<sub/>+<sub/> q12 x13<sub/>+  q22 x21<sub/>+<sub/> q22 x23≤ Q2

q13 x11<sub/>+  q13 x13+ q13 x14<sub/>+<sub/> q23x22 +  q23x23<sub/>+<sub/> q23x24 ≤ Q3

q14 x12<sub/>+<sub/> q24 x22≤ Q4

t11 x11<sub/>+ t12 x12<sub/>+ t13 x13<sub/>+ t14 x14<sub/>= T1

t21 x21<sub/>+t22 x22<sub/>+ t23 x23<sub/>+t24 x24<sub/>= T2

                    __       __

          xij≥ 0      (i=1,m; j=1,n).

Дляполучения математической модели, используемой при составлении исходнойсимплексной таблицы, подставляем в приведенную выше математическую модельзначения нормативов, полученные ранее:

Z = 640x11 + 454x12  +<sub/>514x13 +  234x14 +  404x21 + 276x22  + 380x23  +<sub/>156x24 – max,

12x11<sub/>+<sub/> 6x21≤ 240

10x11<sub/>+<sub/> 10x13<sub/>+  8x21<sub/>+<sub/> 8x23 ≤ 300

9x11<sub/>+  9x13+  9x14<sub/>+<sub/> 6x22+  6x23<sub/>+<sub/> 6x24 ≤ 160

11x12<sub/>+<sub/> 6x22 ≤ 100

126x11<sub/>+ 128x12<sub/>+ 125x13<sub/>+ 78x14<sub/>=2920

94x21<sub/>+114x22<sub/>+ 109x23<sub/>+68x24<sub/>= 2190

                    __      __

          xij≥ 0      (i=1,2; j=1,4).

9

3. Нахождение оптимального плана работы флота иоптимальных схем движения судов  с помощью симплекс метода.

Даннаязадача решается с помощью симплекс-метода, однако структурные ограничения несодержат нужного для построения базиса количества единичных векторов.   Поэтомувведем в математическую модель искусственные переменные, чтобы перейти отисходной задачи к расширенной. Таким образом, математическая модель примет вид:

 Z= 640x11 + 454x12  +<sub/>514x13 + 234x14 +  404x21 +  276x22  +380x23  +<sub/>156x24  + 0S1+0S2 + 0S3 + 0S4 – MA5 – MA6<sub/> -max,

12x11<sub/>+<sub/> 6x21+ S1 = 240

10x11<sub/>+<sub/> 10x13<sub/>+  8x21<sub/>+<sub/> 8x23<sub/>+S2 = 300

9x11<sub/>+  9x13+  9x14<sub/>+<sub/> 6x22+  6x23<sub/>+<sub/> 6x24 + S3 +160

11x12<sub/>+<sub/> 6x22  + S4 = 100

126x11<sub/>+ 128x12<sub/>+ 125x13<sub/>+ 78x14  +A5 = 2920

94x21<sub/>+114x22<sub/>+ 109x23<sub/>+68x24<sub/>+A6<sub/>  =2190

                    __       __

          xij≥ 0      (i=1,m; j=1,n).

где S1,S2 ,S3 ,S4– дополнительные переменные;

     A5 ,A6<sub/>  — искусственные переменные.

На основе полученной математической модели задачисоставляем исходную симплексную таблицу. Результаты занесены в табл.3.1.

11

Оптимальныйплан задачи найден с помощью ППП «ПЭР». Результаты решения занесены в табл.3.2.

Таблица 3.2 Оптимальный план

Экономическийсмысл полученных данных таков:

x11<sub/>– количестворейсов, которое сделало судно первого типа на первой схеме движения;

x12<sub/>– количестворейсов, которое сделало судно первого типа на второй схеме движения;

x14<sub/>– количестворейсов, которое сделало судно первого типа на четвертой схеме движения;

x21<sub/>– количестворейсов, которое сделало судно второго типа на первой схеме движения;

x23<sub/>– количестворейсов, которое сделало судно второго типа на третьей схеме движения;

S3 – количествогруза, которое не было перевезено судами обоих типов на третьем участке работыфлота (Николаев – Басра), тыс.т.

В результате решения задачи мы получили оптимальныесхемы движения:

 

Николаев    1       Мадрас         2           Николаев       1. «Герои панфиловцы»

/>/>          1)                                                                                   2. «Ленинская Гвардия»

  Николаев   3          Басра         4           Николаев

/>/>          2)                                                                                      «Герои панфиловцы»

 Николаев   3           Басра         5              Мадрас      2           Николаев

/>/>/>3)                                                                                                             «Ленинская гвардия»

 Николаев    3         Басра         6           Николаев

/>/>4)                                                                                      «Герои панфиловцы»

12

4. Расчет основных плановых показателей работы флота

Для полученного оптимального плана рассчитываемследующие показатели работы флота.

1.    Времяработы судов i-того типа на j-той схеме движения, в сутках.

                                                                           __       __

tij<sup/>= Σ til (i=1,m;j=1,n),

                                                                                             lεj

t11 = 14 + 58 + 14+ 40 = 126 сут.

Результаты расчета для остальных типов судов и схемдвижения занесены   в табл.4.1.

              Таблица 4.1 Время работы судов

Схемы

1 2 3 4

Тип судна

1 2 1 2 1

Время работы tij, сут.

126 94 128 109 78

Общее время работы, сут.

535 /> /> /> /> /> /> />

2.   Количество груза перевозимого судами i-того типа на j-той схеме движенияи в целом по флоту.

                                                                                __       __

Qij<sup/>= Σqil* xij    (i=1,m; j=1,n),

                                                                                        lεj

где Qij<sup/>–количество груза, перевозимое  судном  i-того типа на j-той схеме движения заплановый период, тыс.т.

Q11<sup/>= q11* x11 + q12* x11,

Q11<sup/>=12*12,2 + 10*12,2 = 268,4 тыс.т

Результаты расчета для остальных типов судов и схемдвижения занесены  в табл.4.2.

             

      Таблица 4.2 Количество груза, перевозимое судами

Схемы

1 2 3 4

Тип судна

1 2 1 2 1

Количество груза Qjj, перевозимое судами, тыс.т

268,4 218,4 182 93,8 25,2

Общее количество груза, перевозимое за плановый период, тыс.т

787,8 /> /> /> /> /> /> />

3.    Инвалютный доход, полученный судами i-того типа на j-той схеме движенияи в целом по флоту.

Fij´=   Fij<sub/>xij (i=1,m; j=1,n),

где Fij´ — доход,полученный судном  i-того типа на j-той схеме движения за плановый период,долл.

F11´ =   F11x11,

F11´ = 640*12,2 = 7808 долл.

Результаты расчета для остальных типов судов и схемдвижения занесены  в табл.4.3.

             

 

13

 

    Таблица 4.3 Инвалютный доход судов

Схемы

1 2 3 4

Тип судна

1 2 1 2 1

Инвалютный доход Fij´, долл.

7808 6302,4 4131,4 2546 655,2

Суммарный инвалютный доход, долл.

21443 /> /> /> /> /> /> />

4.    Расходы в инвалюте судов i-того типа на j-той схеме движения и в целомпо флоту.

Rij<sup/>=  0.3<sub/>Fij´ (i=1,m; j=1,n),

где Rij – расходысудов i-того типа на j-той схеме движения за плановый период, долл.

R11<sup/>= 0.3F11,

F11´ = 0.3*7808= 2342.4 долл.

Результаты расчета для остальных типов судов и схемдвижения занесены  в табл.4.5.

             

          Таблица 4.5 Расходы в инвалюте

Схемы

1 2 3 4

Тип судна

1 2 1 2 1

Расходы Rij, долл.

2342,4 1890,7 1239,4 763,8 196,6

Суммарные расходы, долл.

6432,9 /> /> /> /> /> /> />

5.    Чистый валютный доход, полученный судами i-того типа на j-той схемедвижения и в целом по флоту.

ΔFij´=   Fij<sub/>´ — Rij(i=1,m; j=1,n),

где ΔFij´  — чистыйвалютный доход, полученный судном  i-того типа на j-той схеме движения заплановый период, долл.

ΔF11´ =   F11´<sup/>-R11,

ΔF11´ = 7808 – 2342.4 = 5465.6 долл.

Результаты расчета для остальных типов судов и схемдвижения занесены  в табл.4.5.

             

    Таблица 4.5Чистый инвалютный доход судов

Схемы

1 2 3 4

Тип судна

1 2 1 2 1

Чистый инвалютный доход ΔFij´, долл.

5465,6 4411,7 2892 1782,2 458,6

Суммарный  чистый инвалютный доход, долл.

15010,1 /> /> /> /> /> /> />

Таким образом,показатели работы флота в совокупности с оптимальными схемами движения даютполное представление о возможностях работы флота судоходной компании и темсамым позволяют определить перспективы работы флота. Итак, мы можем говорить отом, что цель данной работы достигнута.

14

Список литературы:

1. Транспорт Украины. Под ред. Денисова В.Г. – Одесса:Судоходство, 1997.

2.Порты мира. Рекламбюро ММФ. М., 1973 – 1983.

3. Fairplay. Port Guide 2001-2002. Edited by Fielder R. FairplayPublication, 2000.

4. Рег. СССР Регистровая книга морских судов СССР, 1980 – 1981.

5. Воевудский Е.Н. и др. Экономико-математические методы и модели вуправлении морским транспортом. – М: Транспорт, 1989.