Применение методов математического моделирования при планировании сухого порта

Конкурентоспособность Ca.i.j порта «i» по грузу «а» при его использовании по сравнению с портом «j» определяется из выражения:

Ca.i.j. = (Rm1Cm1 + Rm2Cm2+Rt1Ct1 + Rt2Ct2)*j / (Rm1Cm1 + Rm2Cm2+Rt1Ct1 + Rt2Ct2)*i

где Cml — денежные расходы для судовладельца в расчете на тонну обрабатываемого груза (включают портовые сборы, другие расходы, связанные с обслуживанием судна — агентское вознаграждение, расходы на ремонт судна, стоимость топлива, смазочных веществ, воды, расходы на содержание экипажа судна, плату за удаление отходов с судна и т. п.); по линейным судам — расходы на погрузочно-разгрузочные работы;

Сm2 — денежные расходы для грузоотправителя в расчете на тонну.

В этот показатель включаются все портовые сборы, относящиеся к грузу, все расходы на транспортировку (от порта отгрузки через данный порт в конечный пункт и из пункта отправления через данный порт в порт назначения; сюда же относятся все расходы по реэкспедированию или перенаправлению груза) и все оборотные расходы;

C.tl — затраты времени для судовладельца в расчете на тонну обрабатываемого груза (включают все представленные в денежном выражении затраты времени судна в порту, а также разницу во времени хода до сравниваемого порта);

Ct2 — затраты времени для грузовладельца в расчете на тонну (сюда включаются все затраты времени для грузовладельца за весь период транспортировки, например, ежедневные проценты со стоимости груза за период перевозки и проведения различных работ по распределению груза), а также время, проведенное в порту для получения различных услуг;

Rml — стоимость рисков для судовладельца (оценка всех рисков денежных потерь или затрат времени для грузовладельцев или судовладельцев основывается на статистических данных; может быть выражена коэффициентом, учитывающим среднегодовое увеличение объема денежных расходов судовладельцев (Cml) и среднегодовую сумму потерь на авариях, выраженнуя в процентах к Cml, за последние пять лет);

Rm2 — цена риска для грузовладельца (может быть выражена коэффициентом, учитывающим среднегодовое увеличение Cm2 и среднегодовую сумму потерь грузоотправителей при авариях или убыли груза, выраженное в процентах к Сm2, за последние пять лет);

Rt1 — риск потери времени для судовладельца (это главный фактор для судовладельца при выборе порта захода; может быть выражен коэффициентом, учитывающим процент увеличения фактического стояночного времени судна в порту против планового);

Rt2 — риск потери времени для грузовладельца (по аналогичным причинам риск задержек в портах существует и для грузовладельцев; если за последние пять лет груз находился в порту ровно столько времени, сколько ожидалось, Rt2 должно быть равно 1, если же в среднем груз задерживался по сравнению с запланированным временем на 20%, то Rt2 составит 1,2).

Если результат расчета положительный, то рассматриваемый грузопоток объективно должен пойти в данный порт. Выполнив эти расчеты, в порту можно разработать меры по удержанию существующих своих грузопотоков, а при их недостаточности для загрузки своих мощностей — по перенаправлению клиентами грузопотоков с отрицательным значением Ca.i.j.из конкурирующих портов, воздействуя на факторы, формирующие значения Cml, Сm2, C. tl, Ct2, Rml, Rm2, Rt1, Rt2.

Ситуация 2. Свободная конкуренция портов по грузопотокам, для которых влиянием наземных транспорта и распределения грузопотоков можно пренебречь.

Здесь порты определяют для себя желаемые грузопотоки из перечня возможных. Вместе с тем порты перевалки определяют для себя клиенты, которые контролируют или формируют грузопотоки, за которые конкретный порт намерен конкурировать на РТУ. Это все возможные грузопотоки для РТУ, где оперируют украинские порты, включая грузопотоки с ограниченными объемами Qобм, сопоставимыми с мощностью порта в целом по этому груза и составляющими множество Mобм.

В работе Макушева П. А. «Определение оптимальной структуры загрузки порта» предложена модель задачи отыскания желаемых для порта грузопотоков, отвечающих технике порта и позволяющих получить наибольшую ожидаемую прибыль. Цель решения задачи — определение оптимальных грузопотоков, как максимальное соответствие специфики их освоения характеристике причалов, складов и их взаиморасположения.

При выборе критерия ориентир сделан на сочетание соблюдения интереса клиента для его привлечения и удержания, а также прибыли порта. Интерес клиента можно считать соблюденным, если действует приемлемая ему ставка оплаты. Прибыль же порта будет величина переменная, зависящая от использованных для удовлетворения спроса клиентов ресурсов.

В порту имеется n причалов и c складов. Известны: перечень грузопотоков i = 1, 2, 3, …, m и их характеристика, включая оценку ожидаемого дохода от перевалки одной тонны di; показатели технологии перегрузки и хранения каждого грузопотока i при прохождении его через каждый j-й причал, j = 1, 2, 3, …, n, и каждый γ-й склад, γ = 1, 2, 3, …, с; габариты, оборудование каждого j-го причала, j = 1, 2, …, n, по типу и числу кранов, бюджету времени причалов Tj в часах; тип, полезная площадь Fγ каждого γ-го склада γ = 1, 2, 3, …, c.

Каждой возможной траектории прохождения i-го грузопотока через определенный j-ый причал и γ -ый склад соответствуют удельные затраты на грузоперевалку sij. Соответственно определится и возможная выгода от перевалки тонны i-го грузопотока через порт по j траектории Ώijγ = di — sijy .

Моделирование инвестиционной программы развития порта

Рассмотрим пример применения методов математического моделирования для разработки инвестиционной программы развития порта, представленный в работе Г. С. Махуренко и Д.П. Боу-Торган.

Предлагаемая модель планирования капитальных вложений в развитие портового производства имеет вид:

∑t = (CF1 (t) + CF2 (t) + CF3 (t))/(1+r)t max (1)

t=0 {Xij}

Целевая функция модели (1) обеспечивает максимизацию суммы денежного потока от капитальных вложений (CF1) (инвестиций), денежного потока от операционной (СF2) и финансовой (СF3) деятельности порта, дисконтированных по процентной ставке r .

В основе расчета финансовых ресурсов порта лежат прогнозные значения грузопотока порта. На примере Одесского порта весь грузопоток можно разбить на несколько групп:

1) наливные грузы (нефтетерминал порта); 2) сухие грузы без контейнеров (ППК 2-ППК 8, ППК 11); 3) грузы в контейнерах (ППК 1, Бруклин-Киев порт).

В основе прогнозирования грузопотоков наливных и сухих грузов — модель, представленная в статье Махуренко Г. С., Боу-Торган Д. П. В дополнение к этой модели мы представляем план ввода мощностей по перевалке контейнерных грузов следующего типа:

Q3(t+1) = Q3(t) + ∑ n∑m ∆Q3ij (t)Xij (t), t = 1,2,3… (2)

Уравнение (2) представляет динамику контейнерных грузов Q3(t+1), которая определяется объемом ввода дополнительных мощностей ΔQ3ij (t) i-го контейнерного терминала из множества Nк при реализации j-ой инвестиционной работы из множества Ji в году t. Булевая переменная Xij (t)=1 характеризует факт выделения инвестиций i-му терминалу для j-ой инвестиционной работы в начале года t, Xij (t)=0 в противном случае.

Динамика грузопотока контейнерного терминала определяется развитием мощностей контейнерной перевалки и является важной составляющей общего грузопотока порта.

Q (t) = Qc (t) + Qk (t), t = 1.

2.3…T. (3)

Уравнение (3) определяет общий объем грузопотока через порт по прогнозируемым годам, где Qс (t) — сухих и Qк (t) — контейнерных грузов.

D (t) = dc (t) * Qc (t) + dk (t) * Qk (t), t = 1,2,3,… T. (4)

Уравнение (4) определяет валовой доход порта D (t), который определяется объемом грузопотока Qс (t), Qк (t), перерабатываемого портом, dн, dс, dк — показатели удельного дохода с каждой тонны перерабатываемого груза по соответствующей номенклатуре.

R (t) = a0 + a1*Q (t), t = 1, 2,…T. (5)

Валовой расход R (t) определяется объемом грузопотока Q (t), перерабатываемого портом, и рассчитывается с помощью уравнения регрессии (5).

Fn (t) = D (t) — R (t), t = 1,2,…T. (6)

Уравнение (6) определяет расчет налогооблагаемой прибыли порта − Fн (t).

Rn (t) = n (t) — Fn (t), t = 1,2,…T. (7)

Уравнение (7) определяет расчет налога от прибыли порта Rн (t), n (t) − норма налогообложения.

n (t) = a0 + a1t, t=1,2,3,…T. (8)

Линейное уравнение тренда (8) представляет прогноз нормы налогообложения Одесского порта.

Fч (t) = Fн (t) — Rн (t), t=1,2,…T. (9)

Уравнение (9) определяет чистую прибыль порта − Fч (t).

А (t) = a0 + a1K (t), t=1,2,…T. (10)

Амортизационные затраты А (t) определяются как отчисления на реновацию от объема фондов порта К (t) и рассчитываются с помощью уравнения регрессии (10).

CF2(t)=Fч (t)+A (t), t=1,2,…T. (11)

Уравнение (11) определяет денежный поток (собственные средства) от операционной деятельности порта CF2(t), направляемый на его развитие.

CF2′ (t) = α t ⋅CF2t + A (t)t = 1,2,3,…T (12)

Уравнение (12) определяет часть денежного потока от операционной деятельности порта CF2(t), направляемой на его развитие, α(t) − норма отчисления допустимых капитальных вложений от денежного потока операционной деятельности порта.

CF1(t)=−I (t), t=1,2,…T. (13)

Уравнение (13) определяет денежный поток CF1(t) от планируемых капитальных вложений порта — I (t).

(CR)t ≥ max {I (t) — CF'2(t); 0}, t = 1,2,3,…T. (14)

Неравенство (14) определяет условие, по которому кредит порта CR (t) должен быть не меньше разности между капитальными вложениями I (t) и собственными средствами порта CF′2 (t), выделенными на его развитие.

n m

Ik (t) = ∑∑ IijXij (t), t = 1,2,3,…T. (15)

i=1 j=1

Уравнение (15) определяет объем капитальных вложений в развитие контейнерных терминалов порта Iк (t) в году t при заданных объемах капитальных затрат Iij i-го объекта (контейнерного терминала) для j-й инвестиционной работы при условии, что Xij (t)=1.

T

∑ Xij (t) = 1, ∀ I ∈ I, ∀ j ∈ Ji (16)

t=1

Условие (16) требует, чтобы все запланированные работы были выполнены.

Xy (t) = Xig (t+ + τjg), ∀ I ∈ k, Nk, ∀ (j, g) ∈ JG, t = 1, T (17)

Условие (17) определяет последовательность реализации вариантов проекта для любых пар работ (j, g), принадлежащих множеству JG, τjg — интервал времени между работами.

I (t) = I k (t) + Iпр (t), t = 1,2,3,…T. (18)

Условие (18) определяет общий объем капитальных вложений I (t) в развитие порта как сумму капитальных вложений Ik (t) в развитие контейнерных терминалов и прочих запланированных капитальных вложений Iпр (t).

K (t) = K (t −1) + I (t −1) −W (t −1), t = 1,2,3,…T. (19)

Уравнение (19) описывает динамику движения основных фондов порта K (t) на начало года t, I (t-1) — объем капитальных вложений в году t-1, W (t-1) — объем выбытия фондов в году t-1.

ВDt (t+τ) = CR (t)/Tkр, τ = 1,2,3,…, Tkр, t = 1,2,3,…T. (20)

Уравнение (20) определяет последовательность выплаты долга ВDt (t+τ) по годам τ за кредит CR (t), взятый в году t на срок Ткр.

BD (t) = ∑BD t- τ (t), t = 1,2,3,…, T. (21)

Уравнение (21) определяет общую величину выплаты долга в году t как сумму долгов за кредиты, взятые ранее по годам t-τ.

OCR (t) = ∑CR (τ) — ∑BD (τ), t = 1,2,3,…T. (22)

Уравнение (22) определяет остаток долга по кредитам в году t как разность между суммой кредита и выплатой долга.

BП (t)=i%· OCR (t), i=1,2,3,…T. (23)

Уравнение (23) определяет выплату процентов BП (t) по годам t за остаток кредита OCR (t), i% − годовая процентная ставка по кредитам. Принимается, что условия кредитования по годам — одинаковые.

СF3(t)= CR (t) — ВD (t) — ВП (t)+CFНпр (t), t=1,2,…T. (24)

Уравнение (24) определяет денежный поток от финансовой деятельности порта CF3(t), CFНпр (t) − проценты от накопленного сальдо денежного потока.

CF (t)=CF1(t)+CF2(t)+CF3(t), t=1,2,…T. (25)

Уравнение (25) определяет сальдо денежного потока по годам.

CFН (t)=CFН (t-1)+CF (t), t=1,2,3,…T. (26)

Уравнение (26) определяет накопленное сальдо денежного потока по годам.

CFН (t)≥0, t=1,2,3,…T. (27)

Условие (27) определяет требование неотрицательности

CFНпр (t)=µ· CFН (t-1), t=1,2,3,…T. (28)

Уравнение (28) определяет проценты CFНпр (t), полученные портом в году t от накопленного сальдо в году t-1, µ − ставка процента.

K (0)=const, Iпр (t)=const (t), i=const,

µ =const, α(t)=const, W (t)=const, t=1,2,…T. (29)

Уравнения (26) определяют граничные условия задачи.

Xij (t)∈{0,1}, i=1,2,3,…, n, j=1,2,3,…, m, t=1,2,3,…, T. (30)

Условие (27) определяет требование неотрицательности к переменным задачи.

Полученная на основе данной системы уравнений для каждого конкретного сухого порта инвестиционная программа может быть использована для управления инвестиционной деятельностью порта. Управление реализацией реальных инвестиционных проектов направлено на их осуществление в предусмотренные сроки с целью обеспечения своевременного возврата вложенных средств в виде чистого денежного потока (прежде всего − получения предусмотренной инвестиционной прибыли). Это управление осуществляется в разрезе каждого реального проекта, включенного в инвестиционную программу порта.

Для выполнения этих задач инвестиционного программа порта позволяет:

1. Разработать календарный план реализации инвестиционной программы порта.

2. Разработать капитальный бюджет порта. Исходными предпосылками разработки этого бюджета по реальной инвестиционной программе являются:

а) календарный план реализации инвестиционной программы;

б) бюджетные заявки на выполнение отдельных видов работ и приобретение сырья, материалов, механизмов и оборудования, разработанные исполнителями отдельных функциональных блоков программы;

в) общая стратегия (схема) финансирования инвестиционной программы;

3. Построить систему контроллинга реализации отдельных инвестиционных проектов. Основной целью разработки системы этого контроллинга является своевременное обнаружение отклонений от календарного плана и капитального бюджета отдельных показателей каждого инвестиционного проекта, замедляющих его реализацию; анализ причин, вызвавших эти отклонения, и разработка предложений по соответствующей корректировке отдельных направлений инвестиционной деятельности с целью ее нормализации и повышения эффективности.

Заключение

В рамках данной работы была исследована предметная область, а именно работа грузового сухого порта, формально описана модель грузового порта на основе имитационного моделирования, включающая основные процессы, характеристики, связи и потоки, имеющие место в грузовом порту.

Сложность решения задачи оценивания эффективности функционирования морского транспорта в логистической системе (цепочке) доставки грузов от производителя к потребителю диктует необходимость применения подходов, базирующихся на использовании современных информационных технологий и вычислительных средств.

Одним из наиболее рациональных направлений исследования морского транспорта является использование имитационных моделей функционирования логистических систем (цепочек) доставки грузов от производителя к потребителю. Это позволяет обеспечить сбалансированность последовательных участков логистической системы (цепочки) по провозной способности (мощности) продвижения грузопотока.

Разработанные различными авторами математические модели в управления перегрузочными процессами, составлении инвестиционных программ сухого порта, в которой осуществляется минимум затрат на перевозки грузов при сокращении времени обработки транспортных средств имеют важное значение для эффективной деятельности сухого порта и может с успехом применяться. Таким образом, данные модели позволят повысить эффективность управления деятельностью порта и ускорить процесс перевалки грузов через порт.

Абдикеев Н. М. Проектирование интеллектуальных систем в экономике: Учебник / Под ред. Н. П. Тихомирова. — М.: Издательство «Экзамен», 2004. — 528 с.

Барышникова В. В. Современный порт в логистической цепочке доставки грузов// Кузнецов А. Новый сценарий для российских портов. // Морские порты. ;

2009. — № 3(74). С. 15−25.

Бережная Е. В., Бережной В. И. Математические методы моделирования экономических систем: учеб. пособие. — М.: Финансы и статистика, 2006. — 432 с.

Бородовский М.Ю., Суколенов А. Е. Экономико-математическое моделирование специализации и развития морских портов при перспективном планировании. В кн.: Экономические и эксплуатационные проблемы производственно-хозяйственной деятельности морского транспорта // Сб. науч. тр. — М.: Транспорт, 1984. -С. 33 — 44.

Винников В. В. Проблемы комплексного развития морского транспорта. — Одесса: Феникс, 2005. — 229 с.

Дуберштейн А.М., Суздалевич Л. Г., Эйсснер Ю. Н. Экономикоматематическая модель оптимальной специализации морских портов//Тр. Союзморниипроекта. — 1970. — Вып. 28(34). ;

С. 67 — 74.

Карпов Ю. Имитационное моделирование систем.

Введение

в моделирование с AnyLogic 5. — СПб.: БХВ-Петербург, 205. — 400 с.:

Кельтон В., Лоу А. Имитационное моделирование. Классика CS. 3-е изд. — Спб.: Питер; Киев: Издательская группа BHV, 2004. — 847 с.

Кузнецов А. Новый сценарий для российских портов. // Морские порты. — 2009. — №

3(74). С. 28 — 33.

Макушев П. А. Определение оптимальной структуры загрузки порта. Методи та засоби управління розвитком транспортних систем.// Збірник наукових праць ОНМУ. — 2004. ;

Вип. 7. — С.

193 — 200.

Макушев П.А. К централизованному управлению грузопотоками портов. // Вісник Одеського державного морського університету. -Одеса: ОНМУ, 2004. — Вип. 13. С. 128 — 137.

Меркт Е. В. Стратегические приоритеты развития мировой торговой системы// Розвиток методiв управлiння та господарювання на транспортi: зб. Наук. праць Одесского нац. Морськ. Ун-та. -

Вип. 7. — Одесса, 2000. С. 17−26.

Носов В.А. Экономико-математическая модель оптимизации развития портов бассейна. // Тр. Союзморниипроекта. — 1972.

— Вып. 32(38). — С. 103 — 109.

Степанец А.В., Чиж А. Г. Обобщенный алгоритм обоснования оптимальной специализации портов морского бассейна. — В кн.: Экономика и управление морским транспортом. — М.: В/О «Мортехин-формреклама», 1984. — С. 100 — 102.

Халитов Р.Б., Латыпов Р. А. О задаче распределения грузопотоков по портам перевалки в смешанном сообщении // Совершенствование планирования и управления на морском транспорте: сб. научн. тр. — М.: Союзморниипроект, 1982. — С. 60 — 67.

Журнал «Морские порты» № 10 за декабрь 2011 года — январь 2012 года//

http://www.alta.ru/faq.php?id=349#ixzz29N8K3hWU

Официальный сайт информационно-аналитического агентства «Seanews». URL:

http://www.seanews.ru

Приложение 1 — Эволюция развития портов в XX веке

Кузнецов А. Новый сценарий для российских портов. // Морские порты. — 2009. — № 3(74).

С. 28 — 33.

Барышникова В. В. Современный порт в логистической цепочке доставки грузов// Кузнецов А. Новый сценарий для российских портов. // Морские порты.

— 2009. — № 3(74). С. 19.

Меркт Е. В. Стратегические приоритеты развития мировой торговой системы// Розвиток методiв управлiння та господарювання на транспортi: зб. Наук. праць Одесского нац. Морськ. Ун-та. — Вип.

7. — Одесса, 2000. С. 17−26.

Винников В. В. Проблемы комплексного развития морского транспорта. — Одесса: Феникс, 2005. — 229 с.

Развитие и введений в действие сухопутных портов и коридоров смешанных перевозок.

2009//

http://www.unescap.org/ttdw/FAMT/FAMT1/Documents/Russian/FAMT_SGO_2R.pdf

Журнал «Морские порты» № 10 за декабрь 2011 года — январь 2012 года//

http://www.alta.ru/faq.php?id=349#ixzz29N8K3hWU

Портовый маркетинг и задача создания портов третьего поколения: доклад секретариата ЮНКТАД. — 1992. — 83 с

Махуренко Г. С., Боу-Торган Д. П. Оптимизація формування та використання фінансових ресурсів морського порту//Методи та засоби управління розвитком транспортних систем: Зб. наук. праць. −

Вип. 15. − Jдеса: ОНМУ, 2009.

— С. 15−28.

Порт-организующая основа Порт-центр перевозки

Включает, А плюс промышленную и торговую деятельность

Включает, А плюс Б формирование портов как совместных товариществ, плюс укрепление связей между городом, портом и пользователями порта, плюс расширение круга услуг (распределение), в том числе за границами порта плюс комплексная система сбора и обработки данных Включает, А плюс Б плюс В плюс размещение на территории порта промышленных предприятий и логистических центров увеличивает стоимость товаров Этапы развития А. Первое поколение портов (до 50-х годов) Б. Второе поколение портов (50−80-е годы) В. Третье поколение (с 80-х годов) Г. Четвертое поколение (с 90-х годов) Подход с моря, передача товаров, временное складирование, доставка Функции, которые выполняются портом Порты — промышленные и логистические центры

Порты — дистрибьюторы Порты — коммерческие центры

Портыперегрузочные центры Характер деятельности Основные критерии классификации портов развития порта Диверсификация деятельности и организации порта Масштабы в рамках деятельности порта, особенно в области информации Политика, стратегия и общая позиция в области развития порта