В настоящее время интенсивность морских перевозок постоянно возрастает. Повышению безопасности мореплавания, особенно в районах интенсивного судоходстве, в узостях, на подходах к портам и на акваториях портов во всем мировом флоте уделяется чрезвычайно большой внимание. Об этом свидетельствует введение в действие с 16 июля 2004 года Конвенции, содержащей новые международные правила предупреждения столкновений судов в море, оснащение судов стременными электрорадионавигационными приборами, совершенствование процесса обучения, например, внедрение различного рода тренажеров, совершенствование навигационного оборудования, внедрение вычислительной техники и систем автоматического управления, в первую очередь на крупнотоннажных и представляющих повышенную опасность судах и т. д.
В последнее время во всем мире, в том числе и в Мьянме, разрабатываются и внедряются более прогрессивные методы. организации судоходства. Одним из таких методов является регулирование движения судов в районах интенсивного судоходстве, в узостях и стесненных условиях.
В данной работе методами имитационного моделирования исследуется процесс транспортировки нефти. Исследуются такие характеристики системы как пропускная способность канала, величина безопасного расстояния между судами в потоке, определяется предельная пропускная способность канала, время полного рейса и ожидания танкера, число танкеров, ожидающий разгрузку и.т.д. Диссертация работа состоит из пояснительной записки и инструментальных средств позволяющих исследовать подобную систему.
Разработка моделей методов и алгоритмов нефти, моделирование эти процессов в порту Янгон с использованием пакета GPSS и анализ результатов моделирования их оптимизация является, безусловно, актуальной научной и практической задачей.
Актуальность работы: Целесообразность и необходимость освоения новых технологий транспортировки нефти для Союза Мьянма в морском порту Янгон требуют в первую очередь исследования уже существующих процессов транспортировки нефти в этом порту.
Транспорт — одна из основных отраслей, определяющих уровень и направления развития экономики Мьянмы. В настоящее время интенсивность морских перевозок постоянно возрастает. Повышению безопасности мореплавания, особенно в районах интенсивного судоходства, в узких местах, на подходах к портам и на акваториях портов, во всем мировом флоте уделяется чрезвычайно большое внимание. Об этом свидетельствует введение в действие с 16 июля 2004 года Конвенции, содержащей новые международные правила предупреждения столкновений судов в море, оснащения судов современными электрорадионавигационными приборами, совершенствования процесса обучения, например внедрения различного рода тренажеров, совершенствования навигационного оборудования, внедрения вычислительной техники и систем автоматического управления, в первую очередь на крупнотоннажных, представляющих повышенную опасность судах, и т. д.
В последнее время во всем мире, в том числе и в Мьянме, разрабатываются и внедряются более прогрессивные методы организации судоходства. Одним из таких методов является регулирование движения судов в районах интенсивного судоходства в сложных условиях.
Работы по данной проблеме велись и ведутся весьма активно как российскими (Н.И.Федунец, Л. А. Бахвалов, В. И. Белопушкин, С. С. Кубрин, В. В. Семенов, О. С. Виханский, В. Ф. Макаров и др.), так и зарубежными учеными (Джей Тайк Ким, К. Парк, Дж. Медхи и др.). Анализ опубликованных работ показал отсутствие комплексных методик по управлению процессом транспортировки нефти в порту, математических моделей транспортировки нефти. Недостаточно исследованы транспортные потоки, описывающие ситуационное управление. В связи с этим необходимо проведение дальнейших исследований по данной проблематике.
Задача координации движения судов требует для каждого конкретного порта широких исследований и изучения характера судопотоков, исследований в поведении отдельных судов и взаимодействия их в общем потоке. Нельзя решать задачи регулирования в отрыве от возможностей самого порта в части, касающейся оборудования причальных устройств, наличия соответствующего количества буксиров и квалифицированного состава лоцманов. Каждый отдельный порт должен быть оборудован современными средствами навигационного оборудования. Проблемы регулирования движения чрезвычайно сложны и требуют комплексных исследований.
Поэтому разработка моделей, методов и алгоритмов транспортировки нефти в порту Янгон, моделирование этих процессов с использованием пакета GPSS, анализ результатов моделирования и их оптимизация являются актуальной научной и практической задачей.
Цель диссертационного исследования заключается в моделировании процесса транспортировки нефти танкерами и загрузки нефтехранилища на базе пакета GPSS World в порту Янгон для определения оптимального графика перевозок.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
• Анализ проблем транспортировки нефти в порту Янгон;
• Определение факторов, влияющих на процесс транспортировки, и исследование структуры взаимосвязей между ними;
• Разработка методики расчета предельной пропускной способности каналов порта Янгон и значимых факторов;
Разработка методики моделирования транспортировки нефти танкерами в порту Янгон;
• Разработка модели и алгоритма оптимизации процесса транспортировки нефти в порту Янгон и между портами, обеспечивающих сокращение простоев танкеров.
Идея работы заключается в исследовании и определении значимых природных и технологических факторов и взаимосвязей между ними для оптимизации графика и процесса судооборота при транспортировке нефти в порту.
Основные научные положения, разработанные соискателем, и их новизна:
1. Разработка математической модели, методов и алгоритмов для решения задачи системного анализа и обработки информационных потоков при оптимизации процесса управления транспортировкой нефти в порту, позволяющих определить основные параметры судооборота.
2. Комплексная методика управления процессом транспортировки нефти в порту Янгон, базирующаяся на принципах и методах ситуационного управления.
3. Разработка математических моделей и алгоритмов имитационного моделирования процессов транспортировки нефти в портах Мьянмы, обеспечивающих сокращение простоев и транспортных расходов.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждается корректным использованием математических методов статистического анализа, теории массового обслуживания, компьютерного моделирования, теории ситуационного управления, а также положительными результатами экспериментального моделирования вРЗЗ-программ.
Объект исследования — система управления транспортировкой нефти в порту Янгон, представляющая собой сложную систему массового обслуживания.
Предмет исследования — процесс формирования и функционирования системы ситуационного управления судооборотом при транспортировке нефти в порту Янгон.
Методы исследования: методы экономико-математического моделированияметоды системного анализаметоды сравнений, обобщения и аналогии, методы теории массового обслуживания и др.
Научное значение работы состоит в разработке научно обоснованной комплексной методики и алгоритмов оптимизации системы транспортировки нефти в порту на основе использования методов ситуационного управления и имитационного моделирования судооборота.
Практическая значимость работы состоит в оптимизации системы транспортировки нефти с целью сокращения простоев танкеров и повышения эффективности функционирования порта Янгон.
Апробация работы. Основные результаты диссертации и ее отдельные положения докладывались на семинарах кафедры АСУ МГГУ и международных симпозиумах «Неделя горняка» (2009;2010 гг., Москва).
Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 2 научные работы.
Структура и объем исследования. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 19 таблиц, 41 рисунок и список литературы из 58 наименований.
Выводы.
В ходе исследований на основе теории массового обслуживания разработаны алгоритм и составлена программа моделирование сложной системы массового обслуживания канала порт Янгон. Математическая модель учитывала неравномерность поступления заявок на проводку, различие в типах и тоннаже проводимых судов, влияние годрометефакторов, занятость всех участков канала, включая реку Янгон и районы причалов, и инерционные свойства судов. Разработанная модель позволила осуществлить моделирование для 3 варианта судооборота 2005;2009 гг. с пропорциональным увеличением судозаходов по группам судов с максимумом 5000 судозаходов в год. Алгоритмы математической модели составлены для условий проводки судов в порядке поступления заявок с учетом ограничении по погодным условиям и в предположении случайного разделения потоков на основном и боковом каналах.
Как показали результатов моделирование и обработки статических данных в настоящее время канал занят хотя-бы одним судном, проводимым в порт или из него в течении 35−40% время в среднем за год. Следовательно, в течении по при крайней мере, 60% времени канал свободен и может бить использован для плавания судов не нуждающихся в лоцманской проводке.
Глава.4. Имитационное моделирование работы системы транспортировки нефти в порту Янгон.
4.1. Описание работы системы транспортировки нефти.
Флот, состоящий из 15 танкеров, осуществляет перевозку сырой нефти из порта Ситуэ в порт Янгон. Предполагается, что все танкеры при необходимости могут быть загружены в порту Ситуэ одновременно. В порту Янгон имеется только один разгрузочный док, с которого разгружаемая нефть поступает в хранилище, а затем по трубопроводу — на очистительную установку. Нефть поступает в хранилище с разгружаемого в доке танкера с постоянной скоростью 300 тб/день. Хранилище непрерывно снабжает сырой нефтью очистительную установку с постоянной скоростью 150 тб/день. Разгрузочный док работает с 6.00 до 24.00. Правила безопасности требуют прекращения разгрузки в момент закрытия дока. Разгрузка танкера заканчивается, когда объем оставшейся в танкере нефти становится меньше 7,5 тб. Емкость хранилища равна 2000 тб. Когда хранилище заполнено до предела, разгрузка прерывается. Снабжение очистительной установки прекращается, когда объем нефти в хранилище становится меньше 50 тб. Это делается для устранения возможных частых остановок и запусков очистительной установки. Ниже перечислены характеристики танкеров. Номинальная грузоподъемность равна 150 тб.
• Время в пути загруженного танкера распределено нормально с математическим ожиданием 5,0 дней (120ч.) и среднеквадратичным отклонением 1,5 дня (36ч.).
• Время в пути порожнего танкера распределено нормально с математическим ожиданием 4,0 дня (96ч.) и среднеквадратичным отклонением 1 день (24ч.).
• Время погрузки распределено равномерно на интервале от 2,9 до 3,1 дня (от 70ч. до 74ч).
Начальные условия имитации соответствуют ситуации, когда хранилище заполнено наполовину, а танкеры прибывают под погрузку с интервалом 0,5 дня (12ч), начиная с нулевого момента времени. Целью данного примера является имитация описанной выше системы в течение 365 дней для получения оценок следующих характеристик: Использование разгрузочного и погрузочного дока.
1. Время, в течение которого очистительная установка снабжается нефтью.
2. Объем нефти в хранилище.
3. Время ожидания танкера.
4. Число танкеров, ожидающих разгрузки.
Технологическая схема процесса транспортировки нефти изображена на (рисунке 4.1). В порту Ситуэ производится загрузка танкеров нефтью пятнадцатью погрузочными доками, очереди на погрузку быть не может. Затем груженые танкеры приходят в порт Янгон где имеется только один разгрузочный док.
Рис. 4.1.Технологическая схема транспортировки и переработки нефти.
Далее возможны две ситуации: либо танкеры встают в очередь, либо разгружаются. Первое происходит либо если предыдущий танкер еще не завершил процесс разгрузки, либо переполнено хранилище, либо порт Янгон закрыт на ночной перерыв.
После разгрузочного дока нефть перекачивается в нефтехранилище, откуда попадает в очистительные установки. Технологическая схема разработана с помощью графических редакторов: Ulead Photoimpact XL, visio2003.
Параметры нефти хранилища.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
В диссертационной работе дано решение актуальной научной задачи разработки комплексной методики моделирования и оптимизации системы транспортировки нефти в порту Янгон, что вносит существенный вклад в исследование системных связей и закономерностей функционирования сложных объектов и методов обработки больших объемов информации.
Основные научные и практические выводы, полученные автором в ходе выполнения работы:
1. Установлено, что порт Янгон можно отнести к портам со сравнительно небольшой акваторией, несложными подходными путями. Это порт, все зоны которого просматриваются визуально, с управлением судооборотом на основе правил с двухсторонним движением по подходному каналу.
2. Решена задача системного анализа обработки информационных потоков при оптимизации процесса управления судооборотом при транспортировке нефти в порту с использованием созданных математических моделей, методов и алгоритмов.
3. Разработаны математические модели, алгоритмы и инструментально-программный комплекс на GPSS, позволяющие определять оптимальные значения параметров процессов транспортировки.
4. Сформулированы математические модели, позволяющие определять основные параметры судооборота, такие как пропускная способность, средняя длина очереди, время ожидания, безопасное расстояние между судами в потоке и т. д.
5. Разработано специальное программное обеспечение системы управления функционированием порта Янгон с удобным пользовательским интерфейсом с ядром имитационной модели на GPSS.
6. Разработана иерархическая структурно-функциональная схема работы системы транспортировки нефти в форме подмножества SADT.
