Оптимальное планирование работы флота судоходной компании

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

по дисциплине «Введение в исследование операций в транспортных системах»

на тему: «Оптимальное планирование работы флота судоходной компании»



Введение

Одной из центральных задач эксплуатации флота является расстановка флота, т.е. плановое закрепление судов за определенными направлениями перевозок таким образом, что вся совокупность судов, составляющих флот пароходства, обеспечивала максимальный чистый доход при наименьших транспортных издержках.

Главной целью расстановки флота должно являться достижение максимального эффекта по флоту. Эта цель достигается решением комплекса взаимосвязанных задач, главной из которых являются:

определение оптимальной схем движения судов;

расчет показателей работы каждого типа судов на всех направлениях;

распределение (расстановка) судов по линиям и направлениям движения тоннажа.

Для решения практических транспортных задач характерно применение более глубоких и всеобъемлющих научных методов. Разработка соответствующего математического аппарата и использования электронно-вычислительных машин позволили применить системный подход к большинству транспортных задач и реализовать принципы их решения. Разработаны алгоритмы оптимизации транспортных схем бассейна, что позволяет получить совокупное решение (суммарное по флоту и потам) - определение грузопотоков по отдельным портам с одновременным выбором перегрузочного комплекса и типов судов для перевозки. В результате, как правило, выявляется целесообразность концентрации грузопотоков по отдельным портам.

На основе оптимальной схемы движения флота производится расстановка судов. Следует подчеркнуть, что расстановка флота содержащая большее, чем минимальное количество балластных пробегов, не может быть оптимальной ибо заключает в себе ресурсы, которые могут быть сэкономлены, сохранены для выполнения груженых пробегов.

Определение оптимальной схемы движения тоннажа заключается в выполнении всей совокупности груженых пробегов при минимальном количестве балластных пробегов.



1. Характеристики направлений перевозок и флота

Характеристика заданных грузопотоков по направлениям и объемам приведена в табл. 1.

Таблица 1 - Структура грузопотоков

№ участка	Порты	Масса, тыс.т
	Отправления	Назначения
1	Ильичевск	Гавана	300
2	Гавана	Ильичевск	450
3	Гавана	Буэнос-Айрес	290
4	Ильичевск	Гавана	-
5	Буэнос-Айрес	Ильичевск	-
6	Буэнос-Айрес	Гавана	-

Ильичевск

(46°19ґ с.ш., 30°41ґв.д.)

Часовой пояс - Гринвичский меридиан +2.

Порт расположен га северо-западном побережье Черного моря, на берегах Сухого лимана, в 12 милях к юго-западу от Одессы. Железнодорожная паромная переправа связывает порт Ильичевск с Болгарией и Грузией.

На территории Ильичевска ведут производственную деятельность Ильичевский морской торговый и Ильичевский морской рыбный порты. Гидрометеорологические условия: самый холодный месяц - январь (среднемесячная температура -1,6), самый теплый - июль (+20,9). Наибольшая высота волны, которая может развиться на акватории порта, 1,1м. Господствующими являются ветры северо-западного направления. С ноября по март наибольшую повторяемость (до 50%) имеют ветры с северо-восточного до северо-западного направлений. Среднегодовая скорость ветра 4,9 м/с. Число дней с осадками в среднем 122 дня. В среднем за год наблюдается 44 дня с туманами, в основном в ноябре - арте, чаще при температуре воздуха от 0 до +5 и юго-восточном ветре.

Ледовый режим лимана и взморья очень неустойчив и тесно связан с общими условиями ледообразования северо-западной части Черного моря. Лед может появляться, менять формы, исчезать в любой день зимы. Появление льда во внутренней акватории порта - раз в 3-4 года.

Ближайшая железнодорожная станция: Ильичевск.

Ближайший аэропорт: Одесса.

Грузооборот: общая пропускная способность порта 24 млн. т грузов в год, из них: металлы -- 7 млн. т, контейнеры -- 1 млн. т, зерно насыпью -- 3,5 млн. т, минеральные удобрения -- 2,5 млн. т, грузы, перевозимые на паромах -- 5 млн. т, генгрузы -- 3,4 млн. т.

Регулярные сообщения: На линиях Ильичевск -- Варна -- Ильичевск и Ильичевск -- Батуми (Поти) с периодичностью захода один раз в пять дней на железнодорожных паромах «Герои Шипки» и «Герои Плевны» перевозятся автомашины, железнодорожные вагоны, контейнеры, пассажиры.

На линиях:

Джио-Тауро -- Салоники -- Ильичевск -- Констанца -- Салоники -- Джио-Тауро, Ильичевск -- Пирей,

Днепропетровск -- Ильичевск -- Стамбул -- Мерсин -- Варна,

Ильичевск -- Одесса -- Великобритания -- Северная Европа -- Скандинавия -- Средиземноморье -- Черноморские порты,

Ильичевск -- Стамбул (страны Северной Африки) -- Измир -- Мерсин,

Ильичевск -- Стамбул -- порты Средиземного моря с периодичностью захода один раз в неделю перевозятся контейнеры.

На линии Ильичевск -- порты Израиля -- порты Турции с периодичностью захода один раз в 10 дней перевозятся генеральные грузы, контейнеры.

Причалы: Порт располагает 28 причалами, глубины у причалов от 9,6 до 13 м. Протяженность причальной линии 5,5 км.

Особенностью территории порта является ее разноуровневое расположение по отношению к морю. Территория представляет собой ряд площадок, отделенных друг от друга земляными насыпями или неиспользуемыми площадями. На верхнем уровне расположена зона отстоя вагонов, база по ремонту контейнеров, зона складирования порожних контейнеров и склады, используемые в основном для наливных грузов, и др.

Все причалы порта оборудованы железнодорожными путями (до 10 ниток в глубину территории), что обеспечивает возможность вагонооборота до 700 вагонов в сутки.

Порт подразделяется на 3 погрузочно-разгрузочных терминала, которые включают в себя перегрузочные и складские комплексы.

Гавана

Широта 23°08' сев., долгота 82°2Г зап. № 29702.

Порт Гавана расположен на побережье острова Куба и является самым крупным портом Республики. Акватория порта представляет собой небольшую, но глубоководную бухту, укрытую от всех ветров и волнения.

В порту оборудовано большое количество причалов. Общая длина причального фронта около 3 км, однако ряд причалов требует ремонта.

Через порт ввозят нефть и нефтепродукты, каменный уголь, химические удобрения, лес и пиломатериалы, -- станки, автотранспортные средств и запасные части к ним, сельскохозяйственные машины, генераторы и электродвигатели, металлоизделия, трубы, буровое оборудование, промышленные товары, продовольствие, зерно; вывозят сахар, табачные изделия, цитрусовые, лангусты, креветки, рыбные консервы, мелассу, шкуры, сизаль, ром.

В 1970 г. грузооборот порта составил по импорту 5 800 000 т, а по экспорту 270 000 т груза.



2. Портовые средства и оборудование

Общая длина причального фронта порта 3000 м. Танкерные причалы оборудованы противопожарными стволами и передвижными пеногенераторами. При стоянках у причала ежесуточно в ночное время производится водолазный осмотр подводной части судна. Имеются емкости для слива грязного балласта. В настоящее время в порту имеется около 30 лихтеров, 6 водолеев, 3 топливные баржи, мусорные шаланды, пожарные суда и водолазный бот. Порт располагает пятью плавучими кранами грузоподъемностью по 35 т каждый и тремя плавкранами грузоподъемностью соответственно 100, 25 и 6.

Буэнос-Айрес

Широта 34°35/ южн., долгота 58°22' зап.

Территория порта Буэнос-Айрес простирается примерно на 8 миль вдоль берега южной части залива Рио-де-ла-Плата. Порт имеет два входа: южный и северный. Из залива к порту ведет Подходный канал, который примерно в 4 милях от входов в порт разделяется на:

Южный канал, для входа в южную часть порта.

Северный канал, для входа в северную часть порта.

Южную часть порта (Старый порт) образуют бассейны Эсте и Инфламаблес, Южный аванпорт, Южный док, гавань Риачуэло и бассейны в районе входа в порт.

Среднюю часть порта (которую называют Майего) составляют: Южный и Северный бассейны и расположенные между нами доки № 1, 2, 3 и 4. Бассейны и доки между собой соединены шлюзами.

Вход судна в порт производится с помощью буксиров. Если осадка больше 6,5 м, то с подходом (с моря) к бую «8 км» судно должно иметь буксир с носа, а с подходом к бую «4 км» -- второй буксир с кормы. Если осадка судна меньше 6,5 м, то буксир с носа должен быть с подходом к бую «5 км», а второй буксир -- при подходе к бую «1 км».

Скорость хода. При следовании каналом скорость судна не должна превышать 8 узлов, а по акватории порта -- 3 узлов.

Якорные места. Расположены к югу от Подходного канала на внешнем рейде, примерно в 3 милях на юго-восток от плавучего маяка Практикос-Интерсексьон и 20 милях от входа в порт Буэнос-Айрес. Глубины 5,8-- 8,0 м. Грунт якоря держит хорошо. При южных ветрах на внешнем рейде образуется значительное волнение.

Погрузочно-разгрузочные работы на внешнем рейде разрешается производить только тем судам, осадка которых не позволяет им войти в порт Буэнос-Айрес или выйти из него.

В порту Буэнос-Айрес существенное влияние на колебания уровня оказывают сгонно-нагонные явления. При юго-восточных ветрах уровень воды в порту повышается, а при северо-западных -- понижается. Иногда, в зависимости от силы ветра, уровень бывает на 2,5 м выше или ниже нуля. Приливо-отливные колебания уровня незначительны.

ГРУЗООБОРОТ ПОРТА. Через порт ввозят готовые изделия, уголь, нефть, лесоматериалы; вывозят хлеб в зерне, льняное семя, мороженое, охлажденное и консервированное мясо, кость, шерсть, кожи.

СНАБЖЕНИЕ. Пресная вода подается по трубопроводу к большинству причалов. В доки вода обычно доставляется баржей. Топливо подается баржей.

Таблица 2.1 - Технико-эксплуатационные характеристики судов

Характеристики	Единица измерения	Типы судов
		Лениногорск	Повенец
Длина максимальная	м	153,9	105,8
Ширина	м	19,4	14,6
Высота борта	м	12,6	8,0
Осадка максимальная	м	8,8	6,6
Дедвейт	т	11305	4295
Чистая грузоподъемность	т	9560	3792
Грузовместимость кип	м3	16400	5767
Грузовместимость нас	м3	1800	6248
Скорость в грузу	узл.	17,1	13,1
Скорость в балласте	узл.	18,3	14,2
Дальность плавания	мили	12500	6000
Ледовый класс	-	Л	Л2

2.1 Подготовка исходных данных и составление математической модели задачи

Построение возможных вариантов схем движения судов

Для определения плана работы судов рассмотрим возможные схемы движения. Под схемой движения j понимается набор участков работы флота, последовательно проходимым судном.

2.2 Расчет нормативов работы судов на схемах движения

Для полученных схем движения с помощью исходных данных рассчитываем следующие нормативы:

время расчета судна i - го типа на j - ой схеме движения в сутках:

tij = til

(і = 1,m; j = 1,n),

где til - норматив времени работы судна і - го типа на l - ом участке, сут., который включает валовое время перехода на участке и валовое стояночное время в порту выгрузки. Суммирование выполняется по участкам, входящим в систему (lj).

t11 = 25+14+23+15=77 суток - время рейса судна 1 -го типа по 1-ой схеме, данные по остальным схемам вводим в табл. 2.



Таблица 2.2 - Расчет норматива времени работы судов, сут.

№судна	Схемы
	1	2	3	4
1	77	79	62	50
2	68	77	61	52

инвалютный доход судна і - го типа на j - ой схеме движения за один рейс, тыс. долл.

Fij =fl *qil

(і = 1,m; j = 1,n),

где

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

qil - загрузка судна і - го типа на l- ом участке, тыс.т.

Рассмотрим первую схему:

F11= f1 *q11 + f1 *q12 - инвалютный доход судна 1 - го типа на 1 - ой схеме движения, тыс. долл.

F11= 39*9+36*8=639 тыс. долл.

Данные по всем схемам вводим в табл. 3.

Таблица 2.3 - Инвалютный доход судов за рейс, тыс. долл.

№судна	схемы
	1	2	3	4
1	639	554	288	203
2	264	243	108	87

расходы в инвалюте судна і - го типа на j - ой схеме движения за один рейс Rij принять равным 30% от доходов в инвалюте.

Rij=0,3*Fij

(і = 1,m; j = 1,n)

R11= 0,3*639=191,7- инвалютный расход судна 1 - го типа на 1 - ой схеме движения, тыс. долл.

Данные по всем схемам вводим в табл. 4.

Таблица 2.4 - Расходы в инвалюте за рейс, тыс. долл.

№судна	схемы
	1	2	3	4
1	191,7	166,2	86,4	60,9
2	79,2	72,9	32,4	26,1

2.3 Составление математической модели задачи

При разработке математической модели задачи решаются такие вопросы: выбор параметров управления; выбор критерия оптимальности; формирование ограничений и целевой функции в общем виде и с использованием конкретных числовых данных.

Выбор критерия оптимальности в расстановочной задаче существенно зависит от соотношения провозной способности флота П и объема перевозок Q. В курсовой работе ПQ. Критерий оптимальности - максимум дохода в инвалюте.

Fij = Fij -Rij

(і = 1,m; j = 1,n)

№судна	схемы
	1	2	3	4
1	447,3	387,8	201,6	142,1
2	184,8	170,1	75,6	60,9



Математическая модель задачи в общем виде:

Z = Fij* xij - max

qil* xij Ql (l=1,S)

tij * xij = Ti (і =1,m)

xij 0 (і = 1,m; j = 1,n),

где xij - число рейсов судов і - го типа на j - ой схеме движения (параметры управления), судо - рейсы;

Ti - бюджет времени судов і - го типа, судо - сутки.

Ti = Ni *Тпл (і =1,m),

где Ni - число судов і - го типа;

Тпл - продолжительность планового периода (Тпл = 180 сут.);

Т1 = 3*180=540 судо -сут.;

Т2 = 5*180=900 судо -сут.;

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

Gl - множество схем движения, содержащих l - ый участок;

S - количество груженых участков.

Экономический смысл целевой функции (4)- максимизировать доход в инвалюте.

ограничения (5) отражают требование перевозки груза в количестве, не превышающем заявленного;

Ограничения (6) отражают требования использования бюджета времени в эксплуатации судов всех типов на перевозках;

Ограничения (7) - условие неотрицательности переменных.

Математическая модель задачи в координатной форме записи:

Z = ?F11* x11+? F12* x12+ ?F13* x13+ ?F14*x14+?F21* x21+ ?F22* x22+? F23* x23+ ?F24*x24 - max

Ограничения:

q11* x11+q11* x12+ q21* x21 + q21* x22 Q1;

q12* x11+q12* x13+ q22* x21 + q22* x23 Q2;

q13* x12+q13* x14+ q23* x22 + q23* x24 Q3;

t11* x11 +t12 * x12+ t13 * x13+ t14 * x14 = T1

t21* x21 +t22 * x22+ t23 * x23+ t24 * x24 = T2, xij 0 (і = 1,m; j = 1,n).

Целевая функция курсовой работы имеет вид:

Z = 447,3* x11+ 387,8* x12+ 201,6*x13+ 142,1* x14+ 184,8* x21+ 170,1* x22 + 75,6х23 + 60,9х24- max

Ограничения:

9* x11+14* x21+9* x12 +14* x22 300;

8* x11+3* x21+8* x13 + 3* x23 450;

7* x12+3* x22+7* x14 + 3* x24 290;

77*x11 +79 * x12+ 62 * x13+ 50 * x14 = 540

68* x21 +77 * x22+ 61 * x23+ 52 * x24 = 900

xij 0 (і = 1,m; j = 1,n).



3. Нахождение оптимального плана работы флота и оптимальных схем движения судов при помощи пакета ПЭР

Математическая модель задачи в численном виде с одноиндексными переменными:

Z = 447,3* x1+ 387,8* x2+ 201,6* x3+ 142,1* x4+ 184,8* x5+ 170,1* x6+ 75,6* x7+ 60,9* x8 - max

Ограничения:

9* x1+14* x5+9* x2 + 14* x6 300;

8*x1+3*x5+8*x3+3*x7450;

7* x2+3*x6+7*x4+3*x8290;

77* x1 +79 * x2+ 62 * x3+ 50 * x4 = 540

68* x5 +77 * x6+ 61 * x7+ 52 * x8 = 900

x1-5 0.

A1=A2=A3=A4=A5=A6= A7=A8=

Мы получили 5 единичных векторов необходимых для построения базиса:



S1=S2=S3=A4=A5=

Переходим к составлению симплекс-таблицы.

Исходная симплексная таблица

Базис	Сб	В	447,3	387,8	201,6	142,1	184,8	170,1	75,6	60,9	0	0	0	-М	-М
			x11	x12	x13	x14	x21	x22	x23	x24	S1	S2	S3	А4	A5
S1	0	300	9	9	0	0	14	14	0	0	1	0	0	0	0
S2	0	450	8	0	8	0	3	0	3	0	0	1	0	0	0
S3	0	290	0	7	0	7	0	3	0	3	0	0	1	0	0
А4	-М	540	77	79	62	50	0	0	0	0	0	0	0	1	0
A5	-M	900	0	0	0	0	68	77	61	52	0	0	0	0	1
Zj-cj	0	-447,3	-387,8	-201,6	-142,1	-184,8	-170,1	-75,6	-60,9	0	0	0	0	0
	-1440	-77	-79	-62	-50	-68	-77	-61	-52	0	0	0	0	0

Составим переводную симплекс таблицу для решения в «ПЭР»

								Знак	Правые части ограничений
X1	X2	X3	X4	X5	X6	X7	X8
9	9	0	0	14	14	0	0	?	300
8	0	8	0	3	0	3	0	?	450
0	7	0	7	0	3	0	3	?	290
77	79	62	50	0	0	0	0	=	540
0	0	0	0	68	77	61	52	=	900
447,3	387,8	201,6	142,1	184,8	170,1	75,6	60,9	max

Экономический смысл полученных данных таков:

Х11 = 7,0129 Судами 1-го типа сделано 7 рейсов по 1-й схеме.

Х12 = 0 Судами 1-го типа сделано 0 рейсов по 2-й схеме.

Х13 = 0 Судами 1-го типа сделано 0 рейсов по 3-й схеме.

Х14 = 0 Судами 1-го типа сделано 0 рейсов по 4-й схеме.

Х21 = 13,235 Судами 2-го типа сделано 13 рейсов 1-й схеме.

Х22 = 0 Судами 2-го типа сделано 0 рейсов по 2-й схеме.

Х23 = 0 Судами 2-го типа сделано 0 рейсов по 3-й схеме.

Х24 = 0 Судами 2-го типа сделано 0 рейсов по 4-й схеме.

S1 = 183,94 На 1-ом участке не было перевезено 183,94 тыс. тонн груза.

S2 = 354,19 На 2-ом участке не было перевезено 354,19 тыс. тонн груза.

S3 = 290 На 3-ем участке не было перевезено 290 тыс. тонн груза.



4. Расчет плановых показателей работы флота

Для оптимального плана рассчитываются такие показатели флота:

Время работы судов і- го типа на j- ой схеме движения.

Количество груза, перевезенного судами і- го типа на каждом участке j- ой схемы движения и в целом по схеме.

Инвалютный доход, полученный судами і- го типа на j- ой схеме движения.

Расходы в инвалюте.

Чистый инвалютный доход.

Время работы судов і- го типа на j- ой схеме движения рассчитывается по формуле:

Tij = tij * xij

T11 = t11 * x11 =77*7,01= 539,77 сут.

Показатели для всех остальных судов представляем в таблице

время работы судов
№судна	Схемы
	1
1	539,77
2	899,64
итого	1439,41

Количество груза, перевозимого судами і - го типа на каждом участке j- ой схемы движения.

Qil = qil * xij



Q11 = q11*x11=9*7,01=63,01 тыс.т - количество груза, перевозимого судами 1- го типа на 3-ем участке 2- ой схемы движения.

Полученные значения заносим в таблицу

судно флот перевозка

Тип судна	1 схема движения	Всего
	1 участок	2 участок
1	63,01	-	248,23т.т.
2	185,22	-

Инвалютный доход, полученный судами і - го типа на j- ой схеме движения.

Инвалютный доход, полученный судами і - го типа на j- ой схеме движения:

Фij = Fij * xij

Ф11= F11 * x11=639*7,01 = 4479,39 тыс.долл.

Показатели для всех остальных судов представляем в таблице

доход в инвалюте (тыс. у.е.)
№ судна	схемы
	1
1	4479,39
2	3452,72
Итого	7932,11

Расходы в инвалюте.

Rij =0.3 *Fij

Показатели для всех остальных судов представляем в таблице

R11= 0,3*Ф11= 1343,817 тыс. долл.

расход в инвалюте (тыс. у.е.)
№ судна	схемы
	1
1	1343,817
2	1047,816
Итого	2391,633

Чистая валютная выручка составляет 70% от доходов:

Фij=Фij - Rij

?Ф11= 4479,39-1343,817=3135,573

Данные заносим в таблицу

ЧВВ (тыс. у.е.)
№ судна	схемы
	1
1	3135,573
2	2444,904
Итого	5582,4



Вывод

Оптимальной является 1- ая схема движения на которой судоходная компания будет иметь максимальный доход в инвалюте. Из приведенных расчетов видно:

общее время работы судов составляет 1439,41 сут.

общее количество перевезенного груза 248,23 тыс.т.

инвалютный доход, полученный судами 7932,11 тыс.долл.

общий расход в инвалюте всеми судами равен 2391,633 тыс.долл.

чистый валютный доход составляет 5582,4 тыс.долл.



Список литературы

1. Воевудский Е.Н.и др. Экономико-математические методы и модели в управлении морским транспортом. - М.: Транспорт,2009.- 384 с.

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

3. Транспорт Украины. Под ред. Денисова В.Г. - Одесса: Судоходство, 2007.

4. Надточей В.И. география морского судоходства. - М.: Транспорт, 2005.

5. Морское и речное судоходство Украины. Справочник под ред. Денисова В.Г. - Одесса: Судоходство, 2009.

6. http://www.searates.com/ru/

Размещено на Allbest.ru