Методология оперативного планирования работы речного грузового флота в современных условиях
На правах рукописи
Платов Александр Юрьевич
МЕТОДОЛОГИЯ ОПЕРАТИВНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ
РАБОТЫ РЕЧНОГО ГРУЗОВОГО ФЛОТА
В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ
Специальность 05.22.19 – Эксплуатация водного транспорта,
судовождение
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук
Нижний Новгород - 2011
Работа выполнена в ФГОУ ВПО Волжской государственной академии водного транспорта (ВГАВТ, г. Нижний Новгород)
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор
Гагарский Энгельс Александрович
доктор технических наук, профессор
Зачёсов Венедикт Петрович
доктор технических наук, профессор
Попов Николай Фролович
Ведущая организация:
ФГОУ ВПО Санкт-Петербургский
государственный университет
водных коммуникаций
Защита диссертации состоится ______________ 2011 г.
в ____ часов на заседании диссертационного совета Д 223.006.01 в Московской государственной академии водного транспорта
в ауд. _____ (117105, г. Москва, Новоданиловская наб., д. 2, корп. 1.).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГАВТ.
Автореферат разослан _______________ 2011 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
кандидат технических наук Е.А. Корчагин
Общая характеристика работы
Актуальность исследования. Оперативное планирование работы флота представляет собой особую часть оперативного управления, отличительным признаком которой является календарное планирование работы конкретных судов при учёте фактической эксплуатационной обстановки.
Методология оперативного планирования работы речного флота в условиях плановой экономики создавалась и совершенствовалась многими учёными, среди которых можно особо выделить А.С. Бутова, В.Н. Захарова, В.П. Зачёсова, В.В. Звонкова, А.П. Ирхина, В.И. Кожухаря, Ю.И. Платова, С.М. Пьяных, В.И. Савина, А.А. Союзова, И.П. Фадеева, Е.В. Ширяева. В результате этих разработок была выработана практически законченная методология оперативного планирования работы флота (ПРФ), ставшая составной частью трёхуровневой (навигационный, месячный и оперативный уровни) системы планирования, ориентированной на работу речного транспорта в условиях устойчивых массовых объёмов перевозок. При переходе к рыночной экономике значительно изменились как организационные, так и экономические условия, в рамках которых осуществляется деятельность современных судоходных предприятий, вследствие чего прежняя методология ПРФ в значительной степени потеряла свою актуальность.
Прежняя система ПРФ, по сути, прекратила своё существование. Изменились цели управления, критерии эффективности перевозочного процесса, упразднены все государственные структуры, ответственные за ПРФ, потеряли силу бывшие ранее обязательными формы отчётности и отраслевые методики ПРФ. Навигационное планирование в настоящее время сводится к планированию затрат и определению потребности во флоте, а месячное планирование вообще не выполняется. Оперативное планирование базируется на использовании более или менее случайного набора прежних методик ПРФ, а также полуэмпирических приёмов принятия решений.
Вместе с тем перед судоходными предприятиями очень остро стоит проблема конкуренции с железнодорожным и автомобильным транспортом. Возникает вопрос, в какой степени возможно повышение конкурентоспособности судоходных предприятий за счёт системы ПРФ и какими свойствами должна при этом обладать упомянутая система?
Главным конкурентным преимуществом речного транспорта является потенциально более низкая фрахтовая ставка, напрямую зависящая от величины эксплуатационных затрат. Снижение эксплуатационных затрат за счёт методов, принятых в прежней методологии ПРФ, таких, как сочетание грузопотоков в круговых рейсах или расстановка судов по грузопотокам, в современных условиях незначительно. Бльшие возможности предоставляет до сих пор незадействованный в рамках системы ПРФ метод, который состоит в управлении скоростями движения судов. Такое управление позволяет добиться снижения общих эксплуатационных затрат в среднем на 9-10%, а при определённых условиях – на 24-25%, что подтверждается как практически, так и теоретически.
Введение в состав методологии ПРФ методов оптимизации эксплуатационных расходов за счёт управления скоростями движения судов означает интеграцию процессов планирования работы флота и технического нормирования в единый процесс оперативного планирования, что предполагает обоснование и разработку как методологии ПРФ, так и методологии оптимального нормирования ходовой операции.
Важной отраслевой проблемой является повышение производительности флота за счёт сокращения простоев в пунктах обработки, шлюзах и однопутных участках. Хотя данная проблема всегда стояла перед эксплуатационной наукой, в последние годы она усугубилась, несмотря даже на снижение объёмов перевозок. При этом прежние подходы по согласованию работы элементов транспортной системы за счёт единого для пароходств и портов плана работы флота из-за децентрализации управления уже неприменимы.
В рамках процесса планирования практически единственным путём повышения производительности работы флота является повышение адаптивности системы ПРФ за счёт более точного учёта изменчивой эксплуатационной обстановки. Для повышения адаптивности планирования может использоваться непрерывная схема планирования. Впервые внедрённая в 70-х годах на морском транспорте, эта схема для ПРФ на речных перевозках практически не применялась. Между тем можно утверждать, что потребность в применении непрерывной схемы планирования на речном флоте в современных условиях значительно возросла за последние десять лет из-за значительной доли перевозок, осуществляемых в рамках рейсовой формы судоходства, а также из-за высокой нерегулярности перевозок. Тестовые расчёты показывают, что за счёт более адаптивного планирования даже при детерминированном транспортном процессе производительность работы речного флота может быть увеличена в среднем на 15-16%, а при некоторых особых условиях, например при малых объёмах перевозок, – даже до 40%.
Серьёзным препятствием на пути внедрения методов исследования операций в практику планирования являлось несоответствие получаемых в автоматизированном режиме планов работы флота с реальной обстановкой, что во многом обусловливалось невозможностью реализации сложных и адекватных математических моделей на вычислительной технике 70-х и 80-х годов. Эта проблема являлась одной из ряда причин, по которым автоматизация оперативного планирования на речном транспорте СССР, по сути, не состоялась. Поиск путей повышения адекватности ПРФ привёл ряд исследователей к обоснованию применения в процессе планирования имитационных моделей работы флота в диалоговом режиме. Однако зависимость алгоритмов имитации от параметров транспортного процесса, требующая при изменении последних программной переделки имитационной модели, исключала применение имитации в оперативном ПРФ.
Теоретические оценки позволяют утверждать, что применение имитации может повысить точность планирования срока доставки груза до 16%. При этом отсутствие имитационной модели как средства более достоверного прогноза в условиях эксплуатации речного флота в значительной степени обесценивает как непрерывную схему планирования, так и методы минимизации расходов за счёт оптимального нормирования.
Таким образом, в системе оперативного ПРФ заложен значительный и до сих пор не использованный резерв повышения конкурентоспособности судоходных предприятий. Отсутствие современной методологии ПРФ является проблемой отраслевого уровня, значительно ограничивающей развитие и конкурентоспособность внутреннего водного транспорта.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является обоснование и разработка методологии оперативного планирования работы флота на базе интеграции оптимального нормирования, непрерывного планирования и автоматизированной имитации транспортного процесса как средства усиления конкурентных преимуществ речных судоходных предприятий. Достижение этой цели предполагает решение следующих задач.
Во-первых, необходимо обосновать и сформулировать принципы оперативного планирования работы речного флота, отвечающего объективным потребностям современных судоходных предприятий.
Во-вторых, требуется обоснование и разработка математических методов и моделей, необходимых для полноценной практической реализации методологии планирования и образующих взаимосвязанную систему, рис. 1.
Рис. 1. Состав методологии оперативного планирования
В-третьих, должно быть дано обоснование экономической целесообразности внедрения методологии оперативного планирования, построенной на основе вышеуказанных методов и моделей, а также определены конкретные проектные решения, обеспечивающие техническую возможность промышленной эксплуатации системы планирования.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования является речное судоходное предприятие. Предметом исследования диссертации является система оперативного планирования работы грузового флота речного судоходного предприятия.
Методы исследования. Исследование имеет междисциплинарный характер и базируется на принципах и методах: теории ходкости судов, теории дизельных двигателей, исследования операций, логистики, имитационного моделирования, а также прикладной информатики.
Научная новизна работы. В диссертации впервые теоретически обоснована методология оперативного планирования работы речного грузового флота, предназначенная для использования средними и крупными судоходными предприятиями в рыночных условиях. При этом был выполнен ряд новых научных разработок.
Впервые разработан метод расчёта винтовых и ограничительных характеристик судна, ориентированный на задачи нормирования ходовой операции, позволяющий с достаточной степенью точности прогнозировать скорость судна и расход топлива главными двигателями при учёте путевых условий и технического состояния каждого конкретного судна.
Впервые разработана завершённая методология оптимального нормирования ходовой операции, предназначенная для решения задач рейсового планирования, прогнозирования моментов прибытия судов, что позволяет как существенно уменьшить неопределённость при планировании времени следования и эксплуатационных затрат, так и значительно оптимизировать последние.
Впервые разработана автоматизированная имитационная модель работы флота, не требующая алгоритмической перестройки при изменениях параметров перевозочного процесса и позволяющая моделировать движение и обработку судов любого судоходного предприятия с учётом системных эффектов в узлах транспортной системы.
Впервые разработана завершённая методология непрерывного технического планирования работы речного флота на базе оптимального нормирования ходовой операции, автоматизированной имитации перевозочного процесса и эвристических методах календарного планирования. Данная методология предназначена для обоснования и расчёта календарного плана работы каждого конкретного судна с учётом его технического состояния на произвольный горизонт планирования и позволяет на основе текущей дислокации, переменных путевых условий и плана перевозки корректировать в оперативном режиме календарный график движения, оптимизируя при этом эксплуатационные затраты и срок доставки.
Основные научные результаты, которые выносятся на защиту.
- Методологические принципы оперативного планирования работы речного грузового флота в современных условиях.
- Методологические принципы нормирования ходовой операции.
- Методы расчёта винтовых и ограничительных характеристик грузового судна (состава).
- Методы расчёта характеристик судового дизельного двигателя.
- Метод расчёта оптимального режима движения судна.
- Метод разделения водного пути на однородные участки.
- Динамическая модель работы флота.
- Метод расчёта календарного графика движения.
- Система показателей эффективности перевозочного процесса для оптимизации календарного графика движения.
- Проектные решения для разработки автоматизированной системы оперативного планирования работы флота.
Практическая ценность и реализация работы. Практическая значимость работы подтверждается результатами многолетнего использования основных методов и моделей, предлагаемых в диссертации. В период с 1996 г. по 2008 г. автором для различных судоходных предприятий было выполнено более 20 договорных работ, связанных с совершенствованием нормирования и планирования работы флота. Среди наиболее значимых работ можно выделить следующие.
Для ОАО «Волжское нефтеналивное пароходство «Волготанкер» (АО «Волготанкер») были разработаны и внедрены в 1998 г. автоматизированное рабочее место (АРМ) «Рейсовое планирование», в 1999 г. – АРМ «Планирование работы флота», а в 2000 г. – АРМ «Теплотехник». Для ОАО «Судоходная компания «Волжское пароходство» (АО «Волжское пароходство») в 2001 г. было создано АРМ «Нормирование и рейсовое планирование», которое находится в эксплуатации уже в течение 9 лет. В 2006 г. было разработано АРМ нормирования для ООО «Прайм Шиппинг».
В 2004 г. для АО «Волготанкер» были разработаны оптимальные нормы времени следования и расхода топлива. Внедрение этих норм позволило сократить эксплуатационные затраты в навигацию 2004 г. на 67 миллионов рублей.
Метод расчёта календарного графика работы флота и динамическая модель работы флота были разработаны автором в 2004 г. в ходе выполнения технического проекта для системы непрерывного планирования для АО «Волготанкер», принятого к внедрению.
Внедрение указанных разработок подтверждается материалами, приведёнными в приложении к диссертации.
Внедрение и использование результатов исследований на производстве было бы невозможно без участия и поддержки специалистов судоходных компаний: А.И. Есина, Н.Е. Клюкина, Ю.В. Кутявина, С.Н. Ровина, С.Г. Смирнова и многих других, которым автор выражает свою глубокую признательность.
Апробация работы. Выполненные автором в рамках договорных работ результаты научных исследований докладывались на технических советах АО «Волготанкер» и АО «Волжское пароходство». Результаты исследований докладывались автором на вузовских научных конференциях в 2000, 2003, 2004 и 2005 годах, а также на международных форумах «Великие реки» в 2001, 2003, 2004, 2008, 2009 и 2010 годах. Кроме этого основные положения диссертации докладывались в 2010 г. в Московском речном пароходстве и Ассоциации портов и судовладельцев речного транспорта.
Публикации. По теме диссертационной работы автором опубликовано две монографии, а также 31 научная статья, в том числе 10 публикаций в изданиях, рецензируемых ВАК РФ. Для компьютерных программ, реализующих ряд изложенных в диссертации математических методов и моделей, получены два свидетельства о государственной регистрации.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложений общим объёмом 365 страниц. Работа содержит 276 страниц основного текста, 10 таблиц, 59 рисунков. Список литературы включает 414 наименований на 37 страницах. В девяти приложениях на 52 страницах содержатся дополнительные расчёты, таблицы с данными, копии свидетельств о регистрации программ, отчёт по топливоиспользованию, документы об апробации на предприятиях, а также акты и справки о внедрении и подтверждении эффекта внедрения.
Основное содержание диссертации
Во введении обоснована актуальность исследуемой проблемы, цель и задачи исследования, новизна и практическая значимость диссертационной работы.
Первая глава посвящена анализу существующей методологии планирования работы флота и нормирования ходовой операции, а также принципов, которым должны удовлетворять современные системы технического нормирования и планирования. На основании выполненного анализа можно говорить о следующих проблемах методологии ПРФ.
Первая проблема состоит в «разрыве методик», возникающего при использовании различных моделей перевозочного процесса на навигационном, месячном и оперативном уровнях. Этот разрыв является следствием декомпозиции на ряд иерархических подзадач сложной задачи ПРФ по согласованию работы элементов транспортной системы в рамках государственного плана перевозок. В результате «разрыва методик» планы различных уровней не соответствовали друг другу.
Данная проблема ставилась еще в 80-х годах в работах В.И. Кожухаря и А.С. Бутова в рамках плановой экономики, а также в 90-х годах в работах М.В. Никулиной – в рамках рыночной экономики. В результате исследований упомянутых авторов последовательно было выработано решение первой проблемы методологии ПРФ, которое сводится к требованию перехода к календарному планированию на месячном уровне и, таким образом, устраняет «разрыв методик» между месячным и оперативным уровнями ПРФ. Однако при таком решении остаётся «разрыв методик» между навигационным и месячным уровнями, что уже не может быть оправдано требованием декомпозиции, так как из-за распада централизованной системы управления речными перевозками столь сложная задача ПРФ более не решается. Кроме того, это решение не устраняет других проблем, которые рассматриваются ниже.
Вторая проблема методологии ПРФ, тесно связанная с первой, состоит в том, что ни месячный, ни декадный, ни даже суточный циклы планирования не обеспечивают достаточной адаптации плана к изменениям эксплуатационной обстановки. В 70-х годах подобная проблема привела к внедрению на морском транспорте непрерывной схемы ПРФ, которая получила теоретическое освещение в работах Л.М. Гаськова и В.Д. Левого. Элементы такой схемы использовались в 70-х и 80-х годах в Волжском объединённом речном пароходстве. Однако возможность для полноценного применения такой схемы для ПРФ на внутренних перевозках появилась лишь в 90-е годы, когда производительность ЭВМ и средства связи стали достаточными для проведения необходимой корректировки календарного плана за приемлемый срок. В это же время появляются теоретические работы А.А. Лисина, посвящённые непрерывному планированию на речном транспорте, в которых, однако, были решены лишь частные вопросы для условий работы АО «Волготанкер». Целостной методологии непрерывного ПРФ для речных перевозок создано не было.
Третья проблема методологии ПРФ выражается в том, что при расчёте плана работы флота не учитываются системные эффекты в узлах транспортной системы: на шлюзах, в портах, однопутных участках, приводящие к продолжительным ожиданиям и требующие корректировки плана на уровне оперативного регулирования. Между тем возможности современной связи позволяют оперативно получать информацию о состоянии на узлах и тем самым значительно повышать реалистичность планирования. Использование этой информации для планирования возможно с помощью имитационного моделирования, что впервые нашло своё отражение ещё в 1970 г. в статье Ю.И. Платова. Позже, в 1977 г., проблема синтеза имитации и планирования была поставлена А.С. Бутовым, однако эта проблема в дальнейших его работах не была решена до конца, поскольку на имитацию была возложена лишь задача диалогового уточнения решений, полученных статическими линейными моделями.
Четвёртая проблема методологии ПРФ сводится к тому, что все без исключения методы ПРФ, разработанные ранее, были основаны на неизменных технических нормах следования судов, которые являлись средними, не отражающими ни действительного технического состояния судна, ни переменных путевых условий. Недостатки использования таких средних норм были известны, и для их учёта предлагалось использовать статистические вариации ходового времени, установленные в работах С.М. Пьяных и Б.И. Вайсблата. Однако в этих вариациях заложены и изменения путевых условий, и различия между техническим состоянием судов. Поэтому ошибка такого статистического прогноза прибытия судна оказывается сравнимой со временем грузовой операции, что для оперативного планирования непригодно.
Пятая проблема методологии ПРФ заключается в том, что в существующей методологии отсутствуют методы, минимизирующие эксплуатационные расходы за счёт управления скоростями движения судов. Данная проблема ранее, по существу, не разрабатывалась. Несмотря на очевидную важность управления ходовой операцией, планирование работы флота в настоящее время так же как и ранее основывается на использовании норм времени следования и расхода топлива, которые рассчитываются, как правило, по методикам 60-х годов и никаким образом не связаны с процессом оперативного ПРФ. При этом до сих пор основным способом оптимизации плана работы флота считается управление расстановкой судов по грузопотокам. Между тем, как показано в диссертации, эксплуатационные затраты при оптимизации расстановки судов в современных условиях не могут быть снижены более чем на 6%. В то же время только за счёт выбора режима движения судов при фиксированной продолжительности оборота эксплуатационные затраты при определённых условиях могут быть снижены на 16,8%, а при вариациях этой продолжительности – ещё на 8%.
Таким образом, нерешённость ряда принципиальных вопросов в исследованиях по методологии ПРФ позволяет говорить об отсутствии законченной методологии оперативного планирования, ориентированной на современные экономические условия. На основе проделанного анализа методологии ПРФ, экономических условий и потребностей судоходных предприятий можно сформулировать следующие четыре принципа оперативного ПРФ, отвечающего этим условиям и потребностям.
Первый принцип состоит в том, что ПРФ осуществляется в форме календарного плана работы конкретных судов на произвольный горизонт планирования. Горизонт планирования определяется текущим состоянием плана перевозок и может распространяться на всю навигацию. Второй принцип заключается в отсутствии фиксированного периода обновления плана. Такое обновление осуществляется при любом значительном непредусмотренном изменении в текущей эксплуатационной обстановке или в плане перевозок. Третий принцип означает, что план работы флота должен учитывать не только дислокацию конкретных судов, но и системные эффекты в узлах транспортной системы. Четвёртый принцип состоит в том, что разработка плана осуществляется на основе оптимального нормирования ходовой операции каждого конкретного судна с учётом его технического состояния и текущих условий плавания.
Первые два принципа повышают адаптивность планирования, причём первый принцип, по сути, стирает разницу между навигационным и оперативным планированием, а во втором – выражена сущность непрерывного планирования. Поэтому можно называть план работы флота, выработанный на базе этих принципов, календарным графиком движения (КГД), а планирование работы флота, удовлетворяющее всем четырём изложенным принципам – непрерывным техническим планированием (НТП).
Реализация второго принципа требует разработки метода расчёта КГД на основе динамической модели работы флота (ДМРФ), то есть такой модели, в которой явно присутствует фактор времени, причём первый принцип определяет использование целочисленной ДМРФ. На сегодняшний день трудами многих учёных, среди которых можно выделить В.И. Астахова, А.С. Бутова, Л.М. Гаськова, В.Н. Захарова, В.П. Зачёсова, В.В Золотова, В.И. Кожухаря, В.Д. Левого, Ю.К. Лехана, А.Г. Малышкина, В.В. Неволина, В.И. Савина, С.М. Пьяных, Н.В. Пигалову, Е.В. Ширяева, L.H. Appelgren, M. Bellmore, G. Bennington, L. Bodin, M. Christiansen, J.W. Devanney, K. Fagerholt, E. Koenigsberg, B.J. Powell, A.N. Perakis, D. Ronen, S.C. Ting, G.H. Tzeng, X. Xie, создан целый ряд методов расчёта ПРФ. Подавляющее большинство ранее созданных методов расчёта ПРФ было основано на статических линейных оптимизационных или эвристических моделях. Исследования, в которых предлагались статические нелинейные (В.И. Кожухарь, С.М. Эхова, E. Koenigsberg), динамические линейные (В.Д. Левый, А.А. Лисин, S.C. Ting, G.H. Tzeng, X. Xie), а также динамические имитационные модели (А.С. Бутов, Л.М. Гаськов, I. Datz, F. Kydland), не привели к созданию метода расчёта ПРФ для речных перевозок.
Третий принцип «отвечает» за адекватность планирования. Реализация третьего принципа НТП предполагает применение ДМРФ, основанной на машинной имитации. Однако препятствием на пути использования имитационных моделей работы флота является недостаток, характерный для имитационного моделирования вообще. Он состоит в том, что любое изменение в технологии перевозок, районе плавания судов, составе судов, структуре грузопотоков требует программной переделки имитационной модели. Это практически исключает использование имитации на уровне оперативного ПРФ в условиях постоянных изменений рыночной среды. Поэтому для реализации третьего принципа НТП необходима разработка автоматизированной имитационной модели (АИМ) работы флота, не требующей алгоритмической перестройки при изменении параметров перевозочного процесса.
Разработка АИМ работы флота ранее в нашей стране не проводилась, хотя идея такой модели была озвучена в 1981 г. в одной из работ С.М. Пьяных. АИМ являлась предметом исследований американских учёных K. Hofseth, S. Heisey, M. Linsey, R. Males, D. Moser, C. Rogers, P. Schonfeld, S.L. Wang и др. Однако, все разработанные упомянутыми учёными АИМ предназначались для моделирования работы шлюзованной системы на реке Миссисипи в исследовательских целях.
Четвёртый принцип способствует повышению оптимальности планирования. Реализация четвёртого принципа НТП требует разработки новой методологии технического нормирования ходовой операции.
Методы нормирования ходовой операции были предметом исследований и методических разработок ряда учёных и производственников: В.И. Астахова, А.И. Есина, В.В. Звонкова, В.А. Лесюкова, Л.Э. Ливена, В.А. Пискунова, С.М. Пьяных, Г.А. Самыкина, А.А. Союзова, Е.М. Тумаринсона, Е.М. Шапошникова, Л.И. Фомкинского.
Методология технического нормирования ходовой операции окончательно сложилась уже к середине 60-х годов и с тех пор принципиально не менялась, несмотря на ряд интересных разработок, сделанных в основном в 80-х годах. Причём в силу невысокой точности аналитических методов, ориентированных на ручной счёт, нормирование как времени следования, так и расхода топлива осуществлялось на практике, как правило, статистическим методом. Современная методология оптимального технического нормирования (ОТН), как показано в диссертации, должна удовлетворять следующим трём принципам.
Во-первых, расчёт норм должен осуществляться для конкретных судов и условий плавания. «Настройка» норм на параметры конкретного судна и известные путевые условия позволяет исключить из числа случайных параметров прогноза указанные величины, которые являются наиболее значимыми в вариациях ходового времени, и тем самым значительно повысить адекватность технического нормирования. Во-вторых, нормы времени следования должны рассчитываться так, чтобы обеспечивать минимальный расход топлива главными двигателями при заданном общим ходовом времени, что соответствует требованию оптимальности технического нормирования. В-третьих, нормы должны быть пересчитаны при всяком изменении параметров рейса, таких как: общего времени движения, протяжённости рейса или нормы загрузки, – что обеспечивает адаптивность технических норм.
Внедрение современной методологии оперативного ПРФ предполагает её внедрение в рамках автоматизированной системы оперативного планирования (АСОП). Для успешной автоматизации необходимо определить основные проектные решения, которые будут использоваться при разработке АСОП и обеспечат как техническую реалистичность автоматизации, так и её экономическую целесообразность. Для выработки этих решений был проведён анализ проблем внедрения подсистем АСУ «Речфлот».
Автоматизация управления речным флотом была предметом исследований, проводившихся в рамках большого проекта АСУ «Речфлот» А.А. Буловым, А.С. Бутовым, В.Н. Захаровым, В.П. Зачёсовым, В.П. Кокой, А.Г. Малышкиным, В.В. Неволиным, Ю.И. Платовым, С.М. Пьяных, Л.М. Рыжовым, В.И. Савиным, В.М. Федюшиным, Е.В. Ширяевым и другими учёными. Несмотря на значительные усилия в этом направлении за единичными исключениями автоматизация планирования не состоялась. В девяти пароходствах были внедрены лишь подсистемы учёта. Самими участниками проекта АСУ «Речфлот» назывались различные объективные и субъективные причины, препятствующие полноценному внедрению АСУ, однако при этом, на наш взгляд, одна важная объективная причина не была обозначена. Она состоит в том, что сложность проекта АСУ не соответствовала возможностям программной инженерии 80-х годов, что следует из оценки трудоёмкости современных успешных проектов автоматизации, сравнимых по сложности с проектом АСУ «Речфлот». В настоящее время эта причина становится главной, так как все чисто технические проблемы, имевшие значение в 80-х годах (например проблема получения дислокации), при современном состоянии вычислительной техники и средств связи так или иначе разрешаются.
Отсюда следует, что АСОП не должна быть системой, подобной АСУ «Речфлот», то есть нацеленной на полную интеграцию управленческих задач (т.н. интеграцию функций), так как реализация такой системы затруднительна для современных судоходных предприятий из-за чрезмерной стоимости разработки.
Во второй главе разрабатывается метод расчёта винтовых и ограничительных характеристик грузового судна (МРХ). Основная задача этого метода состоит в вычислении винтовой характеристики судна:
 | (1) |
где B – часовой расход топлива главными двигателями (ГД), кг/ч; v – скорость судна, км/ч; 
- совокупность технических параметров судна (параметры ГД, корпуса, движителей); 
- совокупность путевых условий (глубина и стеснённость пути, скорости течения и т.д.).
Кроме этого, с помощью МРХ производится также расчёт ограничительных характеристик судна:
  | (2) |
где 
- максимальная скорость теплохода, определяемая ограничительными характеристиками ГД, величиной динамической просадки корпуса судна и правилами прохождения водных путей, км/ч; 
- минимальная скорость судна, определяемая условиями управляемости, скоростью течения и условиями устойчивой работы ГД, км/ч.
Без разработки МРХ построение методологии оптимального нормирования не имеет смысла, так как вне такого метода невозможно адекватное определение ни скорости судна, ни соответствующего ему расхода топлива ГД. Отсутствие в составе методологии технического нормирования метода, позволяющего достоверно прогнозировать расходы по самой значительной статье (более 60% от общих эксплуатационных затрат), лишает возможности существенного снижения эксплуатационных затрат при календарном планировании работы флота.
Системный анализ поведения пропульсивного комплекса проведён уже в конце 60-х годов в работах В.И. Небеснова, предназначенные для практических нужд модели появляются только с середины 80-х годов. Среди разработчиков таких моделей можно назвать Ф.М. Кацмана, В.А. Пискунова, В.И. Толшина, C. Bonivento, R. Izadi-Zamanabadi, H. Grimmelius, P.J. Schulten и др.
Однако практически все построенные ранее МПК, как правило, предназначались для решения исследовательских задач: управляемости судов, оценки износа пропульсивного комплекса, токсичности работы судовых двигателей на переходных режимах и т.д. Как следствие, эти МПК не могли без существенных изменений использоваться для решения задач нормирования. Основная причина этого состоит в высокой погрешности таких моделей, неприемлемой для задач, где требуется планирование расхода топлива и обоснование скоростей движения судов. Как показано в диссертации, основным источником этой погрешности являются методы расчёта ходкости судов и составов, которые были предметом исследований таких учёных, как Г.К. Авдеев, М.Я. Алферьев, А.М. Басин, Г.И. Ваганов, И.О. Веледницкий, В.В. Вьюгов, В.В. Звонков, А.Б. Карпов, Ю.Н. Кузьменко, Л.Э. Ливен, В.Г. Павленко, Э.Э. Папмель, С.Н. Рудин, Л.Б. Сандлер, Е.М. Сироткин, Л.И. Фомкинский, К.Н. Шимко, J. Holtrop, H. Lackenby, G. Mennen, G. Oortmerssen и многих других.
Сравнительные расчёты сопротивления воды самоходных судов, сделанные с использованием восьми различных методов, показали расхождение в результатах расчёта более чем на 10%. В качестве примера на рис. 2 приведён расчёт сопротивления воды судна проекта №507Б с помощью четырёх современных методов.
Подобные сравнительные расчёты сопротивления воды секционных и кильватерных составов, сделанные с помощью шести методов, показали расхождение более 60%.
Рис. 2. Сопротивление воды движению судна проекта №507Б:
по прототипу - (сплошная), 1 – по методу Дж. Холтропа,
2 – по методу В.В. Вьюгова, 3 – по методу Е.М. Сироткина
Разница в величине коэффициента засасывания при расчёте разными методами превышает 20%. Более 10% может составлять разница при расчёте гидродинамических характеристик гребного винта (ГВ). Столь высокие погрешности означают, что использование методов расчёта ходкости судов в МРХ для расчёта скорости судна и соответствующего расхода топлива ГД, как это делается во всех без исключения прежних разработках, невозможно без компенсации этой погрешности.
Основой МРХ является математическая модель пропульсивного комплекса (МПК) судна, которая для судна с прямой или редукторной передачей имеет вид:
 | (3) |
где R - сопротивление судна, кН; 
- эффективный упор изолированного движителя, кН; 
- эффективная мощность ГД, кВт; 
- момент на валу ГВ, кНм; G - часовой расход топлива ГД, кг/ч; 
- частота вращения ГВ, с-1; k - редукторное отношение; 
- к.п.д. передачи; z - число ГД; 
- коэффициент попутного потока; t – коэффициент засасывания; 
- совокупность переменных внешних параметров (условия внешней среды); 
- совокупность постоянных внутренних параметров системы (паспортные параметры элементов системы); 
- коэффициент погрешности уравнения равновесия и 
- коэффициент погрешности уравнения мощности.
Для расчёта ограничительных характеристик система уравнений (3) решается относительно скорости при условиях
 , | (4) |
где 
- динамическая просадка судна, м; Н – глубина пути плюс запас, принятый по правилам плавания, м. Минимальная скорость рассчитывается из условия устойчивой работы двигателя.
Наличие коэффициентов погрешности 
и 
, которые определяются на основании данных скоростных и теплотехнических испытаний судов и составов, является принципиальной особенностью данной модели. Введение этих коэффициентов позволяет очень просто не только обеспечить требуемую точность расчётов, но и учесть технические особенности индивидуальных судов. В диссертации обоснован способ введения коэффициентов в базовую модель, а также даны теоретические оценки границ применимости данных коэффициентов.
На рис. 3 приведён расчёт винтовых характеристик как с использованием коэффициентов погрешности, так и без их использования. Можно видеть, что по сравнению с данными испытаний второй расчёт имеет погрешность по величине часового расхода топлива более 40% при скорости движения 20 км/ч. В то же время расчёт с использованием коэффициентов погрешности практически совпадает с опытными данными.
Описанный МРХ был разработан автором в 1996 г. Он находится в промышленной эксплуатации уже 13 лет, что убедительно подтверждает его практическую пригодность.
Для вычисления третьего уравнения в системе (3) требуется метод расчёта расхода топлива судовым дизелем при его работе на винтовых или ограничительных характеристиках. Методы, которые либо специально предназначались, либо могли быть применены для вычисления часового расхода топлива, разрабатывались рядом исследователей: Ю.Н. Ручкиным, Г.А. Самыкиным, В.И. Толшиным, P.J. Schulten, D.A. Schrady и др.
Рис. 3. Винтовая характеристика для судна проекта 507Б:
сплошная – паспортная характеристика, 1 – расчёт по базовой модели,
2 – расчёт по модели с коэффициентами погрешности
Однако при практическом применении оказалось, что погрешность вычисления часового расхода топлива с помощью этих методов недостаточна для задач технического нормирования. Поэтому автором в 2001 г. были разработаны два метода: метод теплового расчёта, основанный на известном методе Гриневецкого-Мазинга, и метод аппроксимации индикаторного к.п.д., в основе которого лежит эмпирическая зависимость Д.А. Портнова, связывающая коэффициент избытка воздуха и индикаторный к.п.д. В диссертации описаны алгоритмы, лежащие в основе этих методов, и приведены расчёты, подтверждающие их практическую применимость. Последняя подтверждается также многолетней промышленной эксплуатацией с 2001 г., в которой находятся оба метода.
В диссертации также разработана упрощённая МПК, основанная на несложных аппроксимациях основных характеристик, входящих в соотношения (3), которая обеспечивает почти такую же точность расчётов. Полезность данной МПК состоит, во-первых, в возможности проведения расчётов при недостатке данных, во-вторых, в значительном сокращении объёма вычислений, что существенно при массовых прогонах имитационной модели, и, в-третьих, в возможности использования такой МПК для обоснования новых судов. Так, упрощённая МПК применялась автором в 2009 г. при определении скорости и расхода топлива для нового проекта RSD44 для АО «Волжское пароходство». Использование упрощённой МПК также предпочтительно для создания диспетчерских тренажёров.
В третьей главе разрабатывается методология оптимального нормирования ходовой операции, включающей в свой состав: метод расчёта оптимального режима движения (ОРД) судна или состава и метод разделения водного пути на однородные участки.
Следует заметить, что ранее вопросами оптимизации ходовой операции речных судов занимались А.М. Пищаев, Г.Б. Журавлёв, Ю.М. Кулибанов, Г.Е. Павленко, С.В. Перевезенцев, Ю.П. Петров, В.А. Пискунов, Н.Ф. Попов, Г.А. Самыкин, В.В. Сахаров, Е.И. Степанюк, Е.М. Тумаринсон, Ю.Н. Уртминцев, В.Г. Фомин и многие другие исследователи. Однако существенным недостатком почти всех этих разработок, сдерживающим их полноценное практическое применение, являлось использование для расчёта винтовых характеристик упрощённых аппроксимаций, которые в общем случае не обеспечивали адекватного моделирования поведения пропульсивного комплекса.
В основе метода расчёта ОРД лежит задача поиска режима движения судна, обеспечивающего минимальный расход топлива при заданном ходовом времени, которая формулируется следующим образом:
 | (5) |
 | (6) |
 | (7) |
где 
- расход топлива на k-ом участке, кг; 
, 
и 
- минимальное, максимальное и искомое время движения на k-ом участке соответственно, ч; 
- общее ходовое время, ч. Под режимом движения судна при этом понимается совокупность 
.
В диссертации показано, что если в выражении (5) аппроксимировать функции 
кубическими параболами
 | (8) |
где 
- часовой расход топлива ГД на k-ом участке при скорости движения судна, соответствующей минимально возможному времени 
, кг/ч; то задача (5)-(7) может быть решена аналитически. Получаемое решение имеет вид:
  | (9) |
 | (10) |
где индексы m, n и i образуют непересекающиеся множества, объединение которых в сумме образует множество индексов с 1 по N.
Конкретный набор каждого множества индексов m, n и i определяется с помощью следующего алгоритма.
- Считаем, что наборы индексов пустые.
- Рассчитать все
кроме тех, что находятся в наборах m и n по формуле (10); - Если для каких-то i нарушаются условия (6), то соответствующие индексы поместить в набор n или m, а соответствующим
присвоить значения согласно (9). - Если все
удовлетворяют ограничениям (6), то решение получено.
Иначе вернуться к 2).
Из формулы (10) можно видеть, что при малой глубине (больших 
) скорость снижается, а при большой – увеличивается. Заметим, что величины 
, 
, 
получаются на базе МРХ.
На основании полученного решения (9)-(10) показана неверность некоторых прежних рекомендаций для определения ОРД, которые сводились к утверждению о постоянстве удельного (на километр пути) расхода топлива (Е.М. Тумаринсон) или о постоянстве часового расхода топлива (С.В. Перевезенцев).
В диссертации исследован вопрос о погрешности получаемого решения, которая образуется по трём причинам: из-за аппроксимации (8), из-за пренебрежения кривизной пути, а так же из-за представления непрерывного характера водного пути набором однородных участков с постоянными глубинами, течением и т.д.
Показано, что первые две причины приводят к погрешности по величине общего расхода топлива не более чем на 5%. Оценка погрешности из-за третьей причины позволяет построить метод разделения водного пути на однородные участки.
Большая частота, с которой глубины представлены в лоцманских картах или системах электронной картографии, не позволяет проводить расчёты ОРД с достаточной точностью из-за пренебрежения инерционными эффектами. Поэтому необходимо решение задачи о построении цепочки таких однородных участков водного пути и, как следствие, такого ОРД, для которых влияние разгонов и торможений было незначительным.
Вопросы разделения водного пути для использования в задачах нормирования скорости рассматривались В.И. Астаховым, А.Г. Китовым, В.Г. Павленко, Л.И. Фомкинским. Однако во всех предложенных методах разделения игнорировался порядок следования участков, то есть, по сути, осуществлялась группировка сходных участков. Очевидно, что при группировке переходные процессы полностью игнорируются, что исключает какую-либо оценку погрешности проводимых расчётов.
В диссертации на основе упрощённого метода В.Г Павленко для расчёта разгона и торможения судна показано, что для обеспечения погрешности вычисления общего времени движения 
длина однородного участка должна удовлетворять следующему неравенству:
 , | (11) |
где s – протяжённость однородного участка, м; Е – модуль инерционности, вычисляемый как отношение массы судна к приведённому сопротивлению, м. Из этого неравенства можно получить, что для обеспечения погрешности менее 5%, например для танкера проекта №1577 длина отрезка водного пути для мелководья должна быть больше 18 км, а для глубоководного участка – больше 36 км.
Для обоснования вычисления верхней границы длины отрезка водного пути в диссертации было проведено исследование зависимости значения погрешности 
от глубинных характеристик водного пути с помощью статистического моделирования. При этом глубины вычислялись как случайные величины с равномерным распределением на отрезке 
, где 
- минимальная глубина на отрезке s, а h – размах вариации для каждого элементарного участка длиной s из совокупности, в сумме составляющей длину однородного участка s. Показано, что при фиксированной минимальной глубине водного пути погрешность увеличивается почти линейно при увеличении средней производной вариации глубин 
.
Полученные оценки и зависимости позволяют определить следующий порядок вычислений для разделения водного пути.
Пусть на некотором отрезке [0, L] задано распределение глубин в виде функции h(l). Практически такая функция будет задаваться в табличной форме с шагом s. Кроме того, задана погрешность расчёта времени
.
Сначала на основе формулы (11) вычисляется минимальная длина участка 
. Далее методом половинного деления на отрезке [
, L] решается уравнение
 , | (12) |
в котором функция F вычисляется с помощью статистического моделирования, а величины 
и 
, зависящие от параметра l, определяются очевидным образом по значениям функции h(l).
Найденный конец данного участка принимается за начало следующего однородного участка, для которого повторяется описанная процедура.
Для конкретизации методологии оптимального нормирования в диссертации проведен обзор методов, применяемых для расчёта других статей расхода топлива: дизель-генераторами, автономными котлами, а также на хозяйственно-бытовые нужды и отопление.
При сравнении существующих методов расчёта расхода топлива на подогрев нефтепродуктов (В.А. Кутыркина, А.З. Щербакова и метода АЦКБ) выяснилось, что все эти методы дают примерно одинаковые результаты, различаясь не более чем на 6% по величине расхода топлива. Это означает, что в методе оптимального нормирования целесообразно использовать наиболее простой метод В.А. Кутыркина.
На основе этого метода в диссертации была построена процедура расчёта оптимального режима подогрева, который характеризуется максимальным вводом тепла в конце рейса. При этом было дано математическое доказательство оптимальности такого режима. Пример расчёта расхода топлива в зависимости от ходового времени дан на рис. 4.
Рис. 4. Зависимость расхода топлива от ходового времени
при движении танкера проекта № 1577 на участке Астрахань-Камское Устье:
сплошная - общий расход, 1 - расход ГД, 2 - расход на подогрев,
3 - расход на хоз.-бытовые нужды и дизель-генераторы
Можно видеть, что при расчёте статей расхода топлива, не связанных с ГД (кривые 2 и 3 на рис. 4), можно с хорошей точностью полагать их пропорциональными времени и рассчитывать для каждого судна свой «топливный коэффициент» пропорциональности.
Описанный выше метод расчёта ОРД был предложен автором в 1998 г. и находится в непрерывной промышленной эксплуатации более десяти лет.
Четвёртая глава посвящена построению новой методологии непрерывного технического планирования работы флота, в состав которой входят: метод расчёта календарного графика движения, динамическая модель работы флота, модель водных путей и система показателей эффективности работы флота.
Календарный график движения на период 
определяется как совокупность
 , | (13) |
где 
- управление в момент времени 
. Управление 
представляет собой совокупность, состоящую из кодов судов, номеров грузопотоков, на которые назначается каждое судно, кодов пунктов отправления, а также плановых продолжительностей всех операций и ожиданий в течение рейса. Динамический процесс, при котором рассчитывается КГД, представляет собой последовательность следующих вычислений, которые могут проводиться как в автоматизированном, так и в диалоговом режиме.
На основании текущей дислокации 
флота в момент времени 
с помощью ДМРФ определяется прогноз окончания рейсов судов. При этом на основе некоторого критерия определяется зона прогноза, образованная судами, для которых будет приниматься решение о новом назначении. Этим критерием может быть достоверность прогноза (отсутствие ожиданий на оставшемся пути) или произвольно принятый временной горизонт (сутки, декада, неделя).
Для судов, попавших в зону прогноза, вычисляется оптимальное управление 
 , | (14) |
где 
- некоторый критерий качества решения, 
- допустимое множество альтернатив.
После вычисления управления вновь с помощью ДМРФ определяется новая плановая дислокация 
, причём следующий момент времени 
будет также определяться в процессе функционирования ДМРФ при выполнении определённого условия. Таким условиям может быть: отклонение фактической дислокации от плановой, изменение плана перевозок, вход нового судна (или судов) в зону прогноза, проход судов через точки регулирования, к которым относятся пункты обработки и гидроузлы, а также произвольно заданные географические пункты. Перечёт также может быть осуществлён по желанию лица, принимающего решения.
Таким образом, метод расчёта календарного плана представляет собой динамический процесс принятия решений и сам, по существу, является моделью процесса непрерывного планирования, рис. 5. Поэтому такую схему планирования можно называть непрерывной не только на основании способа её применения по второму принципу системы планирования, но также и по особенности алгоритма расчёта календарного плана работы флота.
Рис. 5. Схема расчёта календарного графика движения
Динамический процесс, при котором определяется КГД, можно представить также в функциональной форме
 ,  ,  , | (15) |
где 
и 
- это операторы выхода, а 
- оператор перехода, что при дискретизации времени позволяет представить данный процесс как процесс функционирования конечного автомата Мили, причём для вычисления всех операторов используется имитационная модель работы флота.
Построение допустимого множества 
является отдельной задачей, алгоритм решения которой описан в диссертации. Именно это множество описывает зону прогноза (набор судов, для которых возможен прогноз), набор возможных назначений, предельные значения продолжительности рейса и временные «окна», в которых свободны причалы для каждого судна и назначения.
При составлении плана в диалоговом режиме управление 
задаётся лицом, принимающим решения. Для автоматизированного решения задачи (14) используется следующий эвристический алгоритм.
1. Выбрать грузопоток с наименьшей долей отправленного груза.
2. Для всех судов, множество 
которых содержит номер пункта, соответствующий выбранному грузопотоку, провести рейсовую оптимизацию по критерию w через варьирование ходового времени и выбрать судно с наибольшим значением функционального критерия w. При выборе могут использоваться также и иные приоритеты. Если нет судов, пригодных для данных грузопотоков, то выход.
3. Если список нерассмотренных грузопотоков не пуст, перейти к 1. Иначе, если список неназначенных судов не пуст, перейти к 1, начав рассмотрение грузопотоков сначала.
При выработке управления в (14), а также при построении множества 
используется матрица расстановки для периода 
, которая определяется как матрица пар чисел
 , | (16) |
где 
- это целое число отправлений m-го типа судна на n-ом грузопотоке; 
- оптимальная норма времени следования судна m-го типа на n-ом грузопотоке, час.
Матрица расстановки пересчитывается при любом изменении корреспонденции перевозок и служит не только для объёмного планирования, но и для построения приоритетов в назначении судов при решении задачи (14). Для вычисления матрицы расстановки решается следующая задача. Максимизировать критерий
 | (17) |
при ограничениях
 | (18) |
 | (19) |
 | (20) |
где 
- эксплуатационная загрузка судна m-го типа на n-ом направлении перевозок, т; 
- плановый объём перевозок на n-ом грузопотоке, т; 
- имеющееся в наличии число судов m-го типа (рабочее ядро флота в данный период), 
- период отправления, час; 
- время кругового рейса с учётом резерва на ненормируемые операции, час; 
и 
- минимальное и максимальное ходовое время соответственно, час. Величина 
вычисляется как сумма ходового времени 
, времени обработки и времени ожиданий. Последнее вычисляется с помощью статистического моделирования или по норме.
Принципиальное отличие задачи (17)-(20) от обычных задач оптимальной расстановки состоит в том, что ходовое время движения судов не задано по фиксированной норме, а является искомым. Поэтому при решении описанная задача разбивается на две: внутреннюю задачу расстановки (17)-(19) при фиксированных значениях 
и внешнюю задачу (17), (20) при переменных значениях 
. Внутренняя задача решается с помощью описанной в диссертации целочисленной модификации схемы аппроксимации Фогеля, а внешняя – с помощью обычного метода покоординатного поиска.
Необходимой составляющей в методологии НТП является ДМРФ, для построения которой автором диссертации предлагается представить работу системы шлюзов, портов, каналов, водных путей как функционирование агрегативной системы, состоящей из специальных элементарных транспортных агрегатов (Т-агрегатов) двух видов: Т-серверов, моделирующих операции перевозочного процесса, и Т-диспетчеров, формирующих рейсовые задания судам. Элементарность Т-агрегата означает, что любой технологический процесс может быть смоделирован с помощью некоторой последовательности элементарных агрегатов. То есть на роль Т-сервера не может подойти, например, такой объект, как порт, так как набор операций в порту для состава и самоходного судна отличаются, и, следовательно, этот набор может быть разложен на составляющие. Каждый Т-сервер выполняет только одну транспортную операцию: грузовую, ходовую и т.д. Выделение элементарных агрегатов позволяет механически выстраивать процесс любого типа. Именно это обстоятельство обеспечивает ДМРФ возможность её автоматизации.
Построение модели любого агрегата требует описания состояния агрегата, оператора выхода и оператора перехода. Наиболее просто определяется Т-сервер.
Состояние Т-сервера в момент времени 
можно представить в виде списка переменной длины
 | (21) |
где 
- заявка с номером k, 
- время окончания обработки для заявки 
.
Заявка описывается как совокупность
 | (22) |
где g - описание и количество груза, s - описание судна (состава), 
- список Т-серверов, TD — Т-диспетчер, который управляет данной заявкой. Список Т-серверов представляет собой технологическую карту рейса судна. Такие карты готовятся заранее в специальном файле и являются в некотором роде аналогом базовой схемы использования флота, которая использовалась при автоматизированном расчёте графика движения.
Вычисление оператора перехода Т-сервера осуществляется по следующему алгоритму. Если входной сигнал – заявка, то она добавляется в список 
. Из заявок, которые находятся в ожидании, поставить на обработку те, для которых это возможно, и определить время окончания операции. Если входной сигнал – управляющий, то изменить конструктивные параметры Т-сервера в соответствии с содержанием этого сигнала.
Вычисление оператора выхода Т-сервера осуществляется по следующему алгоритму. Сначала выбирается заявка с наименьшим временем окончания операции. Затем она передаётся следующему серверу (через вызов его оператора перехода), который определяется по списку 
. Если текущий Т-сервер – последний в списке, то вызывается оператор перехода для Т-диспетчера TD. После чего заявка удаляется из списка 
состояния Т-сервера.
Наиболее сложно устроен Т-диспетчер, на которого возлагается задача назначения судна на рейс и построения для данного рейса списка Т-серверов.
Состояние Т-диспетчера опишем как совокупность
 | (23) |
где 
- судно; 
- номер Т-сервера, в котором находится судно 
; 
- состояние судна (свободно, назначено); 
- грузопоток; 
- объём уже перевезённого груза в грузопотоке; 
- матрица расстановки. Сам грузопоток характеризуется пунктами отправления и назначения, видом груза, объёмом перевозки и сроками предъявления груза.
Оператор перехода Т-диспетчера осуществляется по следующему алгоритму. При поступлении заявки на вход, расформировать её и установить для соответствующего судна в списке состояния Т-диспетчера состояние «свободно». При изменении в корреспонденции перевозок пересчитать матрицу расстановки. Вызвать собственный оператор выхода.
Оператор выхода Т-диспетчера выполняется по следующему алгоритму. Найти оптимальное управление 
согласно (14). Для каждого такого управления определить список Т-серверов и сформировать заявку. Затем для первого Т-сервера из списка 
заявки вызвать оператор перехода. Изменить параметры в списке состояния Т-диспетчера.
ДМРФ функционирует следующим образом. Основными объектами модели являются Т-серверы и Т-диспетчеры, объединённые в два списка: 
и 
. При запуске модели для всех Т-диспетчеров из списка 
вызвать оператор перехода. Затем запускается основной цикл модели. На каждом шаге цикла осуществляется опрос Т-серверов из списка 
, в котором определяется раннее время окончания операции. Для данного Т-сервера вызывается оператор выхода. Если модельное время меньше времени планирования, то цикл продолжается. Иначе модель останавливается.
Моделирование работы Т-серверов за пределами достоверного прогноза осуществляется либо с помощью статистического моделирования, либо по нормам, если отсутствует информация об интенсивности судопотоков. В диссертации показано, что для статистического моделирования времени операций гораздо более адекватным оказывается гамма-распределение, а не распределение Эрланга, которое использовалось в работах С.М. Пьяных.
Необходимым элементом ДМРФ является модель водных путей (МВП), с помощью которой задаются координаты судов и объектов инфраструктуры, а также определяются маршруты следования и их характеристики. При всей важности построения МВП этот вопрос практически не освещён в литературе. Характерно, что после книги В.И. Савина по автоматизированному расчёту графика движения (изд. 1968 г.), такие модели в отечественной литературе более не излагались, за исключением кратких описаний в работах А.С. Бутова и Е.М. Шапошникова. За рубежом МВП строились в работах М. Bernard, S. Heisey, K. Hofseth, R. Males, D. Moser, C. Rogers. На практике автором диссертации долгое время применялась неопубликованная МВП, в разработке и реализации которой участвовали сотрудники ВЦ пароходства «Волготанкер» и, в частности, Н.Е. Клюкин. В диссертации предлагается МВП, объединяющая следующие положительные черты модели Н.Е. Клюкина и В.И. Савина соответственно:
- возможность рассчитывать параметры маршрута не только на речных, но и морских, озёрных и смешанных маршрутах, причём параметры маршрута (течения, глубины) корректируются в зависимости от периода;
- использование неориентированного графа-дерева для описания структуры речных участков, что обеспечивает простой алгоритм составления цепочек водных путей.
Соединяя МВП с методом разделения водного пути, получаем универсальный метод для подготовки всех необходимых при расчёте данных, описывающих путевые условия и географию плавания.
Описанная методология НТП составила ядро технического проекта автоматизированной системы непрерывного планирования, созданного в 2004 г. группой разработчиков для АО «Волготанкер» и принятого к внедрению.
Для вычисления критерия w в выражениях (14) и (17) в диссертации построена система показателей эффективности перевозочного процесса. Существующая система эксплуатационных и экономических показателей разрабатывалась с 20-х годов в трудах С.П. Арсеньева, А.П. Баракина, К.А. Гаринова, А.П. Ирхина, В.П. Миронова, А.А. Союзова и с конца 50-х принципиально не изменялась. Эта система не выражает в явной форме те стороны перевозочного процесса, которые имеют прямое отношение к оценке конкурентоспособности: срок доставки груза, под которым понимается промежуток времени от момента назначения на погрузку первого судна до окончания выгрузки последнего судна, и затраты на перевозку. При этом отсутствие «идеального» значения показателей, строго говоря, позволяет лишь сравнивать между собой управленческие решения и организацию перевозок, но не даёт возможности оценить, насколько полно используется флот при текущих условиях эксплуатации. Кроме того, математические свойства упомянутых показателей, а именно: размерность и разный диапазон значений, затрудняют их использование в качестве целевых функций в методах оптимального ПРФ. Поэтому в диссертации при расчёте КГД предлагается использовать всего два безразмерных показателя, что в целом соответствует ключевым показателям, разработанным для оценки логистических систем в работах M. Christopher и H. Kernler.
Показатель срока доставки имеет вид:
 , | (24) |
где 
- продолжительность ходовой операции, час; 
- минимальная продолжительность ходовой операции, час; 
- продолжительность грузовых операций, час; 
- продолжительность вспомогательных операций, час; 
- продолжительность простоев и ожиданий, час.
Показатель срока доставки практически совпадает с фундаментальным логистическим показателем степени непрерывности, а при некоторых условиях он прямо пропорционален величине валовой производительности работы флота.
Показатель экономичности имеет вид:
 | (25) |
где 
– минимальные эксплуатационные расходы, руб.; Э – эксплуатационные расходы, руб. Минимальные расходы 
определяются следующим образом.
Функция эксплутационных затрат имеет следующую структуру (руб.):
 , | (26) |
где 
- время стоянок, включающее время обработки и ожиданий, ч; 
- функция расхода топлива ГД, кг; b – «топливный коэффициент» для учёта других статей расхода топлива, кг/ч; 
- цена топлива, руб./кг; 
- коэффициент, учитывающий переменные удельные эксплуатационные расходы по судну, руб./ч; 
- постоянные затраты на рейс (канальные и портовые сборы, а также плата за прохождение ВВП), руб.
Очевидно, что кривая эксплуатационных затрат (26) будет иметь вид, аналогичный кривой на рис. 4. То есть величина этих затрат имеет минимум, который определяется простым методом золотого сечения. При этом величина 
может использоваться для обоснования фрахтовой ставки.
Можно видеть, что оба показателя меняются в пределах от нуля до единицы, причём последнее значение соответствует «идеальному» значению. Несложно также показать, что показатели (24) и (25) имеют одну и ту же структуру, которая может быть выражена как
 | (27) |
где K – константа, независимая от управления на оперативном уровне; 
- величина, которая в «идеале» должна быть равна нулю.
Поскольку определённые выше показатели безразмерны, меняются в одном диапазоне и имеют одинаковую структуру, то несложно построить один скалярный критерий эффективности перевозочного процесса одним из трёх известных способов:
   | (28) |
где 
- положительные весовые коэффициенты, в сумме равные единице и задаваемые лицом, принимающим решения. Единая структура показателей обеспечивает их «равновесность», то есть при равных 
вклад каждого показателя в едином критерии будет одинаковый. Таким образом, применение построенной системы показателей позволяет оперировать в (14) и (17) одним критерием w, учитывая при этом главные характеристики перевозочного процесса.
Для демонстрации работоспособности метода расчёта КГД в операционной системе Linux был программно реализован конкретный алгоритм автоматизированной имитации, с помощью которого строится КГД для случая перевозок нефтегруза танкерами проекта №1577 из пунктов Ярославль и Самара в С.-Петербург для перевалки в морской танкер.
Численные эксперименты с помощью имитационной модели позволили установить степень и характер неадекватности обычных методов, применяемых при навигационном планировании. Используя эти методы, срок доставки 
можно вычислить по следующему выражению
 , | (29) |
где 
- время кругового рейса, ч; 
- время грузового рейса, ч; m - число отправлений; Ф - потребность во флоте, 
- коэффициент резерва. Из сравнения значений, получаемых по (29), с результатами прогонов имитационной модели вычисляется зависимость относительной погрешности формулы (29) в зависимости от грузоподъёмности судна и объёмов перевозок, рис. 6.
Можно видеть, что данная погрешность при 
достигает 16% и в общем случае не имеет тенденции к убыванию даже при бесконечном увеличении объёма перевозок. Коэффициент резерва зависит как от типа судна, так и от объёма перевозок и сложным образом меняется в широких пределах.
Причиной такой погрешности является наличие системных эффектов, которые, естественно, тем больше, чем больше грузоподъёмность судна. Таким образом, очевидна целесообразность использования имитации при планировании даже для всего навигационного периода.
Введение в состав методологии оперативного ПРФ методов оптимального нормирования ходовой операции позволяет получить иные источники оптимизации работы флота. Можно различать три уровня оптимизации КГД.
Критерием оптимизации на первом уровне является расход топлива при заданном ходовом времени, а искомым – режим движения судна. Варьируемой величиной на втором уровне является время ходовой операции, а критерием оптимизации – общие эксплуатационные расходы. На третьем уровне оптимизации решается задача оптимальной расстановки судов по участкам работы.
Рис. 6. Погрешность вычисления срока доставки нефтегруза
при перевозке танкерами грузоподъёмностью
2000 т (+), 3000 т (), 4000 т () и 5000 т ()
из Самары и Ярославля в С.-Петербург
Прежняя методология ПРФ не предусматривает оптимизации ни первого, ни второго уровня. При оптимальном планировании перевозочного процесса внимание исследователей как ранее, так и в настоящее время уделяется почти исключительно оптимальной расстановке судов.
Для оценки эффекта оптимизации при расчёте КГД на том же примере в диссертации проведён ряд расчётов при различных исходных данных, в которых варьировались объём перевозок, начальная дислокация судов, грузоподъёмность судна, а также нормы времени следования.
Для оценки эффекта оптимизации первого уровня сравнивался расход топлива танкером проекта №1577 при движении по нормам времени, принятым в АО «Волготанкер» в 1994 г., и при движении по оптимальным нормам. На основании проведённых расчётов можно говорить, что сокращение расхода топлива при движении с оптимальными нормами достигает 14%. Полученная оценка эффекта подтверждается практически: внедрение оптимальных норм в АО «Волготанкер» позволило сократить расход топлива в среднем по всем перевозкам на 16%. При доле расходов на топливо в 60% упомянутое сокращение расхода топлива означает сокращение затрат на величину от 8,4% до 9,6%. Максимально возможное сокращение расхода топлива составляет 28%, что соответствует величине сокращения затрат на 16,8%.
Эффект оптимизации второго уровня для рассмотренного в диссертации случая перевозок достигает 8% по величине общих эксплуатационных затрат при ценах 2009 г. С помощью аналитического решения, полученного автором для задачи об оптимальном ходовом времени, можно оценить условия, при которых оптимизация второго уровня имеет смысл. Из этой оценки следует, что если выполнено неравенство
 , | (30) |
где B – часовой расход топлива ГД, кг/ч; 
- цена топлива, руб./кг; 
- удельные затраты по судну, руб./ч; включающие в себя тайм-чартерный эквивалент и удельные затраты на топливо для вспомогательных двигателей и автономных котлов, то оптимальная скорость судна будет меньше максимально возможной.
В 70-е годы для нового танкера проекта №1577 на глубокой воде величина 
была равна 1,83, в 80-е годы – 4,26, в 2000 г. – 0,48, в 2009 г. – 0,28. Таким образом, в 70-е или 80-е годы оптимальная скорость совпадала с максимальной. Это означает, что в условиях экономики СССР критерий минимума прямых затрат и критерий максимума валовой производительности на уровне рейсового планирования оказывались вполне согласованными друг с другом. При современных ценах на топливо эти критерии различаются, что в общем случае делает желательным использование составных критериев оптимизации.
Таким образом, суммарный эффект оптимизации первого и второго уровней может при определённых условиях достигать 17,6% по величине эксплуатационных затрат, причём верхняя оценка равна 24,8%.
Эффект оптимизации третьего уровня, обуславливаемый наилучшей расстановкой судов, в современных работах, посвящённых ПРФ, фигурирует как основной источник повышения эффективности работы флота. Однако расчёты, проведённые в диссертации, свидетельствуют о малой значимости этого эффекта по сравнению с двумя, рассмотренными выше. Верхняя оценка эффекта оптимизации третьего уровня по величине эксплуатационных затрат оказывается равной 6%. В то же время в условиях рассмотренного случая перевозок сокращение срока доставки в среднем составляет 16%, а максимальное значение достигает 40%, рис. 7.
Рис. 7. Предельное сокращение срока доставки
при перевозке нефтегруза танкерами грузоподъёмностью
3000 т (), 4000 т () и 5000 т () из Самары и Ярославля в С.-Петербург
Из этого следует, что основным эффектом оптимизации третьего уровня следует считать не снижение затрат, а сокращение срока доставки груза.
Пятая глава посвящена разработке основных проектных решений, при которых автоматизация процессов оперативного планирования является технически реализуемой и экономически целесообразной.
Поскольку автоматизация планирования не требует вложений в основные фонды предприятия, постольку основные затраты автоматизации будут почти исчерпываться затратами на разработку и внедрение средств автоматизации. Для оценки этих затрат в диссертации определяются основные проектные решения, которые могут использоваться при разработке.
Суть первого проектного решения состоит в отказе от интеграции функций в пользу интеграции данных. Иначе говоря, внедрение АСОП должно осуществляться в форме программно независимой, но использующей разделяемые данные системы.
Для обеспечения получения актуальной информации (дислокации), а также доведения КГД до сведения экипажей судов предлагается второе проектное решение, которое позволит эксплуатировать АСОП без наличия специальной коммуникационной системы. Суть этого решения состоит в реализации АСОП как распределённого приложения на базе сети Интернет.
Такая реализация снимает и проблему сложности, и проблему коммуникации, позволяя при этом не отказываться от интеграции. Кроме этого, такое решение удешевляет разработку АСОП за счёт снижения трудоёмкости разработки интерфейса.
Важным вопросом при оценке затрат на автоматизацию является выбор платформы для АСОП. Опыт использования свободного программного обеспечения на базе ОС Linux позволяет утверждать, что для АСОП использование упомянутой ОС является предпочтительным как по стоимости внедрения, так и по качеству реализации.
На основе данных проектных решений в диссертации приведён детальный расчёт затрат на техническое и рабочее проектирование АСОП, а также на её доводку в процессе опытной эксплуатации. Верхняя оценка этих затрат определена в ценах 2009 г. как 6100+n30 тыс. руб., а затраты на эксплуатацию в течение навигации – в сумме 180+3,6n тыс. руб., где n – число судов.
Экономическая целесообразность автоматизации оценивалась по величине сокращения эксплуатационных затрат при оптимизации второго уровня в частном, но довольно типичном случае кругового рейса на участке Самара-С.-Петербург. При расчётах варьировались регистровая грузоподъёмность судна, период оправления и объём перевозок. Показано, что относительное сокращение прямых затрат при движении по оптимальным нормам почти не зависит от варьируемых параметров и находится в пределах от 6% до 8%.
На основе полученных оценок был сделан расчёт срока окупаемости АСОП и показано, что срок окупаемости будет зависеть в основном от числа судов, но мало будет зависеть от их грузоподъёмности. Для судоходного предприятия с 35 судами АСОП окупается в первый же год эксплуатации с большим эффектом. Если же судоходное предприятие располагает десятью судами, то АСОП окупается на третий год. Для предприятия с пятью судами срок окупаемости составляет пять лет. Для предприятия с одним или двумя судами АСОП не окупается в пределах срока службы судна.
Таким образом, внедрение АСОП целесообразно для судоходных предприятий, осуществляющих регулярные перевозки и имеющих более десяти судов. Для предприятий, имеющих менее десяти судов, использование АСОП нецелесообразно. Однако для таких предприятий остаётся возможность внедрения АРМ рейсового нормирования, себестоимость разработки которого на порядок меньше и практически отсутствуют затраты на эксплуатацию.
Задачи, которые возлагаются на АСОП, следующие.
1) Обработка плана перевозок: формирование корреспонденции перевозок, формирование вариантов назначений судов и составов.
2) Обработка фактической дислокации флота и плана ввода-вывода судов в эксплуатацию / из эксплуатации.
3) Передача заданий на рейс судовым экипажам.
4) Прогнозирование прибытия и окончания обработки по каждому судну или составу.
5) Назначение и переназначение судов на рейсы, исходя из их дислокации, плана перевозок и текущей обстановки.
6) Составление рейсового плана: определение режима движения суда, вычисление плановых показателей рейса.
7) Составление календарного плана на произвольный период, исходя из фактической дислокации и плана перевозок.
8) Вычисление необходимых эксплуатационных и экономических показателей работы флота на произвольный период.
9) Формирование выходных данных и отчетных форм.
Работа через сеть Интернет позволяет в случае необходимости интегрировать АСОП в любую иную информационную систему более высокого уровня, например в систему какого-нибудь логистического центра. Одним из желательных направлений развития АСОП является автоматизация доступа к информации ГБУВПиС.
Основные черты описанной АСОП были определены в ходе выполнения технического проекта автоматизированной системы непрерывного планирования для АО «Волготанкер», принятого к внедрению в 2004 г.
В шестой главе дан обзор наиболее важных внедрений, выполненных автором в период с 1996 г. по 2008 г. и реализующих методы, изложенные в диссертации. В обзоре показано, что как принципы оперативного планирования, так и основной состав методологии ПРФ обусловлены своим появлением теми практическими нуждами, с которыми судоходные предприятия стали сталкиваться после распада прежней системы планирования.
Возросшее при переходе к рыночным отношениям в 90-х годах значение планирования собственных затрат обусловило потребность разработки методологии нормирования расхода топлива. Однако отсутствие на тот момент адекватного МРХ не способствовало решению поставленной задачи. Лишь разработка метода расчёта характеристик, описанного в диссертации, позволило автору для АО «Волготанкер» в 1997 г. провести первые расчёты норм расхода топлива на основе имеющих норм времени следования. Дальнейшее развитие методологии нормирования привело к соединению МРХ и метода расчёта ОРД в единое целое при создании для АО «Волготанкер» в 1998 г. АРМ «Рейсового планирования». Окончательное своё оформление методология оптимального нормирования получила в 2001 г., когда в рамках работ по созданию АРМ «Нормирование и рейсовое планирование» для АО «Волжское пароходство» автором были разработаны методы расчёта характеристик судовых дизелей.
Необходимость при планировании расчёта полной себестоимости перевозок с выходом на заданный уровень рентабельности, уменьшение грузовой базы, а также потребность в переходе на персональные компьютеры получили своё выражение в создании АРМ «Планирование работы флота», заменившего в 1999 г. программную подсистему «Расчёт графика движения», которая проработала в течение 22 лет на ЕС ЭВМ. Именно в данном АРМ нашло своё воплощение слияние процесса оптимального нормирования и планирования работы флота.
Дальнейшее развитие методология ПРФ получила при создании технического проекта системы непрерывного планирования для АО «Волготанкер» в 2004 г. В рамках этого проекта были разработаны методы календарного планирования для произвольного периода, автоматизированная имитационная модель работы флота, которые в совокупности с методами оптимального нормирования образовывали ядро той методологии, которая в более совершенном и законченном виде представлена в диссертации.
Заключение
Поставленные в диссертации конкретные задачи исследования были решены теоретически и в значительной степени реализованы практически. Главными результатами выполненных исследований автор считает следующие.
- Проведён анализ существующей методологии планирования работы флота, на основе которого сформулированы принципы методологии непрерывного технического планирования.
- Проведён анализ существующей методологии технического нормирования ходовой операции, на основе которого сформулированы принципы методологии оптимального нормирования.
- Построены два метода расчёта характеристик судового дизельного двигателя, предназначенные для использования в задачах нормирования расхода топлива.
- Построены две математические модели судового пропульсивного комплекса, позволяющие с достаточной степенью точности рассчитывать винтовые и ограничительные характеристики грузовых судов с учётом их технического состояния, а также путевых условий. Проведён анализ величин погрешностей при расчётах ходкости судов, а также влияния этих погрешностей при вычислении характеристик судна.
- Разработан метод расчёта оптимального режима движения судна, который позволяет на основе модели судового пропульсивного комплекса определять нормы времени следования, обеспечивающие минимальное потребление топлива. Так же исследовано влияние на погрешность расчёта допущений, принятых при построении метода.
- Разработан метод разделения водного пути на однородные участки, предназначенный для подготовки исходных данных в процессе расчёта оптимального режима движения на базе использования систем электронной картографии.
- Разработана динамическая модель работы флота на базе машинной имитации, позволяющая изменять параметры перевозочного процесса без изменения алгоритма модели.
- Разработан метод расчёта календарного графика движения, основанный на динамической модели работы флота и методе оптимального нормирования ходовой операции, позволяющий рассчитывать план движения конкретных судов на основе текущей дислокации, прогнозах путевых условий и на любой плановый период.
- Разработана система показателей эффективности перевозочного процесса, совместимая как с ключевыми показателями логистики, так и с эксплуатационными показателями работы флота, позволяющая строить многокритериальные целевые функции при оптимизации оперативных календарных планов.
- Исследована экономическая целесообразность внедрения автоматизированной системы оперативного планирования и определены основные проектные решения, обеспечивающие техническую реализуемость такой системы в существующих условиях.
Совокупность перечисленных принципов, методов и решений образует практически законченную методологию оперативного планирования работы флота, построения которой являлось главной целью диссертации.
Основные числовые и графические результаты, приведённые в диссертации, были получены с помощью компьютерных программ общим объёмом свыше 11 тыс. строк кода на языке С++, созданных автором на платформе Linux при подготовке диссертации.
Результаты, описанные в пп. 3-5, внедрены в трёх судоходных компаниях (АО «Волготанкер», АО «Волжское пароходство, ООО «Прайм Шиппинг») и находятся в многолетней эксплуатации (с 1997 г.). Результаты пп. 6-8 доведены до уровня технического проекта, принятого к внедрению в 2004 г. в АО «Волготанкер».
Методические разработки автора (пп. 1-5) используются в учебном процессе при чтении курса «Оперативное управление транспортными предприятиями» с 2003 г. в ВГАВТ. Отдельные материалы были использованы для подготовки конспекта лекций для данного курса и двух методических указаний, опубликованных в ВГАВТ в 1998 г., 2003 г. и 2009 г. соответственно. Разработки пп. 3-5 использовались в 2007 г. при модернизации учебного тренажёра по эксплуатации флота, действующего на кафедре «Управления транспорта» ВГАВТ, а также в 2008 г. – при проектировании «Навигационного тренажёра по эксплуатации и безопасности движения судов и составов» для ВГАВТ. Основные положения диссертации были освещены в следующих публикациях.
Монографии
- Платов А.Ю. Метод расчёта расхода топлива и оптимального движения речных теплоходов / Платов А.Ю. // Наука и техника на речном транспорте / ЦБНТИ МТ РФ – М., 2003. Спец. вып. - 76 с.
- Платов А.Ю. Методы оперативного планирования работы речного грузового флота в современных условиях / Платов А.Ю. - Н.Новгород: ВГАВТ, 2009. – 155 с.
Статьи и тезисы докладов
- Платов А.Ю. Методика расчёта расхода топлива при равномерном движении судов с дизельными двигателями / Платов А.Ю. // Труды / ВГАВТ - Н.Новгород, 1999. - Вып.287. – С. 176-180.
- Платов А.Ю. О методах инженерного расчёта часового расхода топлива главных двигателей / Платов А.Ю. // Труды / ВГАВТ - Н.Новгород, 1999. - Вып.287. - С. 181-185.
- Платов А.Ю. Применение алгоритмов системы ГРАФОР для создания прикладных программ моделирования пропульсивного комплекса судна / Платов А.Ю. // Материалы научно-методической конференции, посвящённой 70-летию ВГАВТ / ВГАВТ – Н.Новгород, 2000. - Вып. 292. - С. 80-82.
- Платов А.Ю. Модели оптимизации режимов движения речных судов с дизельными двигателями / Платов А.Ю. // Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве / НГТУ - Н.Новгород, 2000. - С. 17-18.
- Есин А.И. Автоматизированное рабочее место «Теплотехник» / Есин А.И., Платов А.Ю. // Наука и техника на речном транспорте / ЦБНТИ МТ РФ – М., 2000. - Вып. 11. - С. 23-27.
- Платов А.Ю. Оптимизация скоростей движения и расхода топлива / Платов А.Ю. // Великие реки 2001: тез. докл. межд. конгресса / Н.Новгород, 2001. – С. 345-346.
- Платов А.Ю. К вопросу об определении потребности во флоте в системе производственного бизнес-планирования в судоходной компании / Платов А.Ю., Платов Ю.И. // Труды / ВГАВТ - Н.Новгород, 2001. - Вып.296. - С. 29-34.
- Платов А.Ю. Метод расчёта расхода топлива и оптимального движения речных теплоходов / Платов А.Ю., Платов Ю.И. // «Транспорт – XXI век»: материалы науч.-техн. конф. проф.-преп. состава, аспирантов и специалистов / ВГАВТ - Н.Новгород, 2003. Ч. 2. - С. 91-94.
- Платов А.Ю. Система автоматизированного расчёта норм времени следования и расхода топлива / Платов А.Ю., Платов Ю.И., Малышкин А.Г., Смирнов С.Г. // Наука и техника на речном транспорте / ЦБНТИ МТ РФ – М., 2003. Вып. 1. - С. 80-84.
- Платов А.Ю. К проблеме определения оптимальных скоростей движения в рамках автоматизированной системы проводки судов / Платов А.Ю. // Великие реки 2003: тез. докл. межд. конгресса / Н.Новгород, 2003. - С. 345-346.
- Платов А.Ю. Концептуальные требования к автоматизированной системе непрерывного планирования работы флота / Платов А.Ю., Платов Ю.И. // Экономика и управление на транспорте / Вестник ВГАВТ - Н. Новгород, 2004. - Вып. 11. – С. 21-26.
- Платов А.Ю. К проблеме погрешности расчета сопротивления воды / Платов А.Ю. // Экономика и управление на транспорте / Вестник ВГАВТ - Н. Новгород, 2004. - Вып. 11. – С. 87-91.
- Платов А.Ю. О построении универсальной имитационной модели грузовых перевозок на речном транспорте / Платов А.Ю. // Экономика и управление на транспорте / Вестник ВГАВТ - Н. Новгород, 2004. - Вып. 11. – С. 91-93.
- Платов А.Ю. Опыт и проблемы внедрения экономичных скоростей движения судов / Платов А.Ю. // Великие реки 2004: тез. докл. межд. конгресса / Н.Новгород, 2004. – С. 445-446.
- Платов А.Ю. Современные подходы к бизнес-планированию работы флота крупных судоходных компаний / Платов А.Ю., Платов Ю.И. // Материалы науч.-мет. конф. / ВГАВТ - Н.Новгород, 2005. - С. 241-243.
- Платов А.Ю. Оптимизация фрахтовых ставок / Платов А.Ю. // Обоснование тарифов на перевозки грузов речным транспортом: сб. статей / ВГАВТ - Н. Новгород, 2008. – С. 56-61.
- Платов А.Ю. Методика определения фрахтовой ставки с учётом инвестиционной составляющей / Платов А.Ю., Платов Ю.И. // Обоснование тарифов на перевозки грузов речным транспортом: сб. статей / ВГАВТ - Н. Новгород, 2008. – С. 45-55.
- Платов А.Ю. К проблеме нормирования времени следования и расхода топлива / Платов А.Ю. // Великие реки 2008: тез. докл. межд. конгресса / Н.Новгород, 2008. – С. 362-363.
- Платов А.Ю. Повышение уровня принятия решений на речном транспорте с использованием имитационного моделирования / Платов А.Ю. // Великие реки 2008: тез. докл. межд. конгресса / Н.Новгород, 2008. – С. 391-393.
- Платов А.Ю. Моделирование движения судов для условий навигационного тренажёра по эксплуатации и безопасности движения судов и составов / Платов А.Ю. // Великие реки 2009: тез. докл. межд. конгресса / Н.Новгород, Т. 2, 2009. – С. 423-424.
- Платов А.Ю. Метод краткосрочного планирования работы грузового флота в условиях нерегулярности транспортного процесса / Платов А.Ю., Хорошева А.В. // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока / Новосибирск, №1, 2010. - С. 35-38.
Публикации в рецензируемых ВАК РФ изданиях:
- Платов А.Ю. Метод расчета расхода топлива и скорости движения для речных грузовых судов и составов / Платов А.Ю. // Речной транспорт (XXI век). - 2008. - № 3. – С. 83-84.
- Платов А.Ю. Математические модели рейсового планирования как основа оптимизации эксплуатационных расходов / Платов А.Ю. // Речной транспорт (XXI век). - 2008. - № 3. – С. 85-86.
- Платов А.Ю. Математические модели оптимизации фрахтовых ставок / Платов А.Ю. // Эксплуатация морского транспорта. - 2008. - №4. – С. 14-18.
- Платов А.Ю. Использование математических моделей дизельных двигателей для планирования затрат топлива / Платов А.Ю. // Эксплуатация морского транспорта. – 2008. - № 4. – С. 52-54.
- Платов А.Ю. Использование имитационного моделирования в системах поддержки принятия решений на речном транспорте / Платов А.Ю. // Речной транспорт (XXI век). - 2008. - № 6. – С. 80-82.
- Платов А.Ю. Модификация методов расчета ходкости судов для решения задач нормирования времени следования и расхода топлива / Платов А.Ю. // Речной транспорт (XXI век). – 2008. - № 6. – С. 83-85.
- Платов А.Ю. К проблеме повышения адекватности математических моделей расстановки грузовых судов / Платов А.Ю. // Эксплуатация морского транспорта. – 2009. - № 2. – С. 10-14.
- Платов А.Ю. Методология оперативного планирования работы речного грузового флота в рыночных условиях / Платов А.Ю. // Речной транспорт (XXI век). – 2010. - № 1. – С. 77-79.
- Платов А.Ю. Система показателей работы флота для принятия решений на оперативном уровне / Платов А.Ю. // Речной транспорт (XXI век). – 2010. - № 1. – С. 80-82.
- Платов А.Ю. К вопросу автоматизации оперативного планирования работы речного грузового флота / Платов А.Ю. // Эксплуатация морского транспорта. – 2010. - № 3. – С. 8-13.
Свидетельства о гос. регистрации программы для ЭВМ
- Свидетельство о гос. регистрации программы на ЭВМ. Оптимальное нормирование времени следования и расхода топлива главными двигателями водоизмещающих грузовых судов, составов, а также пассажирских судов внутреннего и смешанного плавания / Платов А.Ю. - № 2010611613; заявл. 30.12.2009; опубл. 20.06.2010, Бюл. №2, ч. 2 (77). – 387 с.
- Свидетельство о гос. регистрации программы на ЭВМ. Определение параметров маршрута движения по внутренним водным путям / Платов А.Ю. - № 2010611614; заявл. 30.12.2009; опубл. 20.06.2010, Бюл. №2, ч. 2 (77). – 387 с.
