Введение. 
Системное моделирование

Актуальность исследования. За последние несколько десятилетий вся система управления логистическими цепочками и их планирования изменилась до неузнаваемости. Разумеется, одной из ключевых причин этих перемен является колоссальный прорыв в области информационных технологий. Достижения последних лет открывают невероятные возможности для повышения качества и скорости любых перевозок, а также минимизации связанных с ними расходов. Информационные технологии, а в частности имитационное моделирование являются поистине безграничным источником технических решений для любых логистических систем. На сегодняшний день, такой гигант, как «Российские железные дороги» только начинает процесс внедрения имитационного моделирования в свою работу. А это значит, что подобная работа могла бы продемонстрировать эффективность данного подхода железнодорожной логистике.

В данной конкретной работе будет рассматриваться работа участка главной железной дороги России — Октябрьской. Соединяющая «две столицы», дорога простирается от Москвы до самой норвежской границы. Окутывая паутиной Тверскую и Новгородскую области, она также заглядывает в соседнюю Ярославскую, обеспечивая железнодорожное сообщение древнего города Углич с остальной Россией. На западе же её ветки уходят глубоко на территории Литвы, Эстонии и Белоруссии, суверенных государств, на момент строительства Октябрьской, являвшихся частями одной, огромной страны. Разумеется, ключевое значение имеет участок — «Морской порт Санкт-Петербург — Москва». Колоссальный грузовой поток ежедневно проходит по этому маршруту. Дешевизна и грузоподъёмность водного транспорта делают его в высшей степени привлекательным для импортёров. Многие и многие тонны товаров из стран Латинской Америки, Северной Африки и Европы отгружаются в санкт-петербургском порту, чтобы отправиться в столицу.

Стоит отметить, что далеко не все эти товары предназначены для реализации в Москве и в Московском регионе, и наверняка существуют более совершенные пути их доставки к потребителям. За частую, такие перевозки не оптимальными путями происходят по вине локальных логистических компаний, имеющий головной офис и центр распределения в столице, и филиалы в регионах. В таком случае возможна ситуация, когда отправленный из Хабаровска в близлежащий Владивосток груз, будет сначала доставлен в Москву и оттуда переадресован во Владивосток. Но это уже тема для совершенно отдельного исследования.

Степень проработанности темы исследования. Имитационному моделированию и управлению логистическим ресурсами посвящено большое количество работ как отечественных, так и зарубежных ученых. В их как числе: Р. Шеннон [1], К. Льюис [2], С. Робинсон [3], А. Н. Стерлигов [4], В. И. Сергеева. В частности, описываемая в первой главе, работа литовских учёных из вильнюсского университета, К. Балсиса и Д. Эйдукаса.

Тем не менее огромное количество теоретических методических проблем, связанных, в том числе, с развитием и совершенствованием использования метода имитационного моделирования при оценке эффективности железнодорожных логистических систем, требуют проведения дальнейших исследований. Например, подробная модель движения грузового поезда с учётом его, напрямую зависящих от массы, ускорения и торможения, позволит оценить реальное время движения такого состава. А наглядная визуализация, выявить и исключить простои, в которых не имеется крайней необходимости. Максимизация пропускной способности путей, особенно если речь идёт о многокилометровых участках вообще является достаточно популярной темой, поднимаемой в большом количестве современных источников. Однако, работ, напрямую применяющих методы имитационного моделирования для решения задач такого рода, для Российских железных дорог на данный момент нет.

Целью выпускной квалификационной работы являлась постройка имитационной модели, воспроизводящей движение грузовых поездов на конкретном, отдельно взятом участке. И выявление оптимальных вариантов движения товарных поездов. Т. е. непросто нахождение наибольшего возможного количества составов для этой ветки, а поиск возможностей для движения с постоянной крейсерской скоростью. На сегодняшний день, использование технологий моделирования позволяет с высокой точностью прогнозировать результаты тех или иных действий, даже в такой непростой области как железнодорожная логистика, и избежать применения пагубного и дорогостоящего метода «проб и ошибок», как это происходит с такими объектами как омское метро, проект которого, «перекраивается от и до» едва ли не каждые несколько лет. Признаваемое то жизненно необходимым, то откровенно нерентабельным оно строится вот уже почти тридцать лет. Пока что, начатое в 1986ом году, строительство подарило городу одну единственную станцию, функционирующую в качестве подземного перехода [5].

Ключевой вопрос, на который призвано отвечать моделирование, как наука — «Что будет если?». При построении модели в ходе выполнения выпускной квалификационной работы, в первую очередь во внимание были приняты такие факторы как — ускорение, торможение, погрузка и разгрузка. Факторы, не играющие столь существенной роли при работе с поездами пассажирскими. В то время как, даже на таком загруженном участке железнодорожной сети, как рассматриваемый зачастую одни и те же пути используются как товарными, так и пассажирскими поездами. А значит при расчёте пропускной способности товарных поездов на ветке, действующее расписание пассажирских должно накладываться как ограничивающее условие. К сожалению, возможности, сопоставить расписание, рассчитанное при помощи, построенной в AnyLogic модели с реальным расписанием движения товарных поездов нет, так как оно является коммерческой тайной РЖД.

Для достижения указанной цели в работе решаются следующие задачи:

• · анализ работ в области имитационного моделирования и железнодорожной логистики;
• · описание концептуальной модели исследования;
• · построение имитационной модели участка при помощи средств программного обеспечения;
• · разработка алгоритмов, генерирующих четыре типа агентов для модели, на языке JavaScript;
• · проведение экспериментов с целью определения оптимальных интервалов движения поездов и эксплуатации путей с максимальной полезностью;
• · анализ результатов экспериментов и сравнение выработанных решений с целью нахождения лучшего из них;

Объектом исследования является участок Октябрьской железной дороги, и расположенный на нём, железнодорожный узел «Решетниково». (см. Приложение 3).

Предметом исследования являются пропускная способность железнодорожного участка и действующее расписание пассажирских поездов для него.

Научная новизна исследования состоит в использовании инструмента имитационного моделирования для совершенствования железнодорожной логистической системы.

Структура и объем выпускной квалификационной работы:

Выпускная квалификационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка и 6-ти приложений. Работа представлена на 60 страницах, включая 3 таблицы и 28 рисунков.

Во введении представлена общая характеристика исследования: обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи, охарактеризованы исследуемые объект и предмет, определена научная новизна работы.

В первой главе проанализированы существующие методы системного моделирования и применение моделирования имитационного для совершенствования логистической системы.

Во второй главе описываются особенности поставленной задачи описывается подход к её решению, а также использованное при этом программное обеспечение и его интерфейс.

В третьей главе представлена разработанная имитационная модель участка ветки, приведены собранные данные об особенности движения поездов на ней. Подробно описана работа модели, характер проводимых экспериментов и их результаты. На базе полученных результатов предложены оптимизационные решения.

В заключении подводятся итоги проведённого исследования, изложены основные выводы и результаты выпускной квалификационной работы. Описаны перспективы её дальнейшего развития.

имитационный моделирование программный.