Istratov Roman A. - Ph.D. student. INFORMATION SUPPORT OF MANAGEMENT OF OVERLOAD PROCESSES OF SEAPORT.

ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕГРУЗОЧНЫМИ ПРОЦЕССАМИ МОРСКОГО
ПОРТА
Истратов Р.А.
Мурманский государственный технический университет
Россия
Аннотация. В работе рассмотрен круг задач, решение которых будет способствовать успешной разработке и
внедрению информационно-управляющей системы, которая создается с целью повышения эффективности
обработки судов, вагонов, автомобилей, оптимизации перегрузочных процессов, что предполагает
минимизацию затрат времени, расхода топлива, электроэнергии, эксплуатационных расходов.
Ключевые слова: морской порт; морской транспортный узел; портовые услуги; информационные
технологии; методы управления.
Введение
Порт Мурманск является важнейшим транспортным узлом на Севере России. В настоящее время
создание современного Мурманского транспортного узла (МТУ) рассматривается как комплексная задача
стратегического значения, которая предусматривает существенное совершенствование и развитие основных
видов транспорта: морского, железнодорожного, автомобильного и авиационного транспорта, а также
развитие логистической и складской инфраструктуры. Развитие МТУ имеет перспективы превращения его в
один из крупнейших в мире транспортных узлов. Проведённые исследования показали, что к 2020 году
грузооборот МТУ удвоится, а при благоприятных обстоятельствах может увеличиться в 5 раз. Отмеченные
выше перспективы развития МТУ возможны только при наличии консолидированной информации о движении
грузовых потоков на различных уровнях логистической системы для анализа и оперативного принятия
управленческих решений.
Объединение всех видов транспорта в рамках единого информационного поля - задача весьма
актуальная и сложная, ее реализация требует многоуровневого подхода, начиная от преодоления
межведомственных административных барьеров до оптимизации форм перевозочных документов. В
Транспортной стратегии Российской Федерации до 2030 года отмечается, что «…развитие информационного
обеспечения российской транспортной системы … будет осуществляться на основе создания единой
информационной среды транспортного комплекса, аналитических информационных систем поддержки
процессов управления его развитием».
Основной проблемой организации эффективного взаимодействия всех пользователей, участвующих
в процессе обработки грузов МТУ, является отсутствие в Мурманской области как регионального, так и
портовых логистических центров.
Решение задач оперативного управления транспортным узлом возможно только при наличии
информационно-управляющей
системы,
которая
предназначена
для
оперативного
сбора,
автоматизированной обработки и хранения информации и представления информации пользователям в
виде, удобном для принятия управленческих решений. Внедрение такой системы позволит повысить
эффективность
управления
перегрузочными
процессами
МТУ,
уменьшить
трудоемкость
продолжительность принятия решений при поиске оптимального плана перевозки грузов внутри порта.
и
В работе представлены результаты, которые были получены автором при обосновании структуры и
состав аппаратно-программных средств, необходимых для построения информационной системы управления
МТУ.
Решение задач диспетчеризации и оперативного планирования деятельностью морского порта
Диспетчерская система является формой организации круглосуточного оперативного руководства
производственной деятельностью порта. Для выполнения функций оперативного руководства и контроля в
распоряжении диспетчерского аппарата ММТП находятся необходимые средства связи, которые должны
обеспечить удобное и быстрое получение информации и передачу указаний диспетчера оперативному
персоналу торгового порта.
В состав структуры системы управления перегрузочным процессом входит диспетчер (управляющий
орган) порта и перегрузочные процессы (управляемый объект-агент). Структурная схема системы управления
перегрузочным процессом в ММТП представлена на рис.1, где приняты следующие обозначения:
DPP - множество допустимых действий перегрузочных процессов;
DPP = {погрузить, разгрузить, перевозить, хранить, укладывать, перемещать};
DPPD - множество допустимых результатов;
DPPD = {максимум использования, грузоподъемности, скорости движения перегрузочных машин,
минимум затрат электроэнергии и топлива, минимум затрат на хранение и др.};
r — Результат деятельности перегрузочных процессов из DPPD;
Рис. 1. Структурная схема системы управления перегрузочным процессом
DD - Вектор управлений действиями диспетчера (план перевозок грузов, критерий перегрузочных
процессов и др.);
I - Переменная некоторого закона W(I)
изменения результата деятельности перегрузочного
процесса.
В системе диспетчерского руководства различают три самостоятельные, но взаимосвязанные
функции: производственно - оперативное планирование; диспетчерский контроль; оперативный учет, анализ
и отчетность.
Основной задачей производственно - оперативного планирования в порту является установление
объема и характера перегрузочных работ на планируемый период (месяц, декада, сутки, смена),
распределение технических и трудовых ресурсов и разработка мероприятий для выполнения этого объема
работ [2].
К оперативному планированию относят:
- распределение перегрузочных ресурсов порта между объектами работ, отдельно по погрузке и
выгрузке;
- разработка декадного плана обработки судов;
- разработка сменно - суточного плана работы порта;
- составление оптимального плана обработки каждого судна.
Конкретной формой оперативного планирования работы порта является сменно - суточное
планирование с отображением оперативной информации по выполнению погрузочно-разгрузочных работ в
производственной зоне грузовых районов.
Разработка информационной системы управления перегрузочными процессами морского порта
Программа инновационного развития ОАО «Мурманский морской торговый порт» на период 2011 –
2015
г.г.
предусматривает
совершенствование
системы
информационной
поддержки
управления
технологических процессов и является существенной частью комплекса мероприятий по разработке и
внедрению инноваций. Для реализации успешной деятельности предприятия разрабатывается и внедряется
комплексная информационная система. Основные направления инновационных технологических внедрений:
1. технологии, повышающие эффективность эксплуатации и развития инфрастуктуры порта:
- проведение работ по реконструкции существующей инфраструктуры;
- модернизация существующего оборудования с учётом последних достижений науки и техники.
2. технологии, повышающие качество услуг портовой деятельности, в частности, путем внедрения
системы электронного документооборота, в том числе включая таможенные, сертификационные и другие
документы (Electronic Data Interchange).
3. технологии, направленные на повышение качества услуг в береговой (тыловой) зоне, т.е.
направленные на:
- оптимизацию подходов к порту через создание в портовой зоне транспортно-логистических центров
планирования прибытия и убытия грузов, включая технологии взаимодействия с железнодорожными,
автомобильными и внутренними водными подходами к порту;
- эффективную эксплуатацию портовых сооружений, включая сдачу в аренду сторонним организациям;
4. технологии повышения безопасности при развитии существующих и строительстве новых
объектов морской портовой инфраструктуры.
Разрабатываемая и внедряемая комплексная информационная система (ИС) может быть
представлена в виде локальной вычислительной сети (ЛВС), которая объединяет рабочие места
пользователей.
Для
решения
отмеченных
выше
задач,
прикладное
программное
обеспечение
разрабатываемой ИС должно включать ряд подсистем. К основным из них следует отнести следующие
подсистемы: финансово-бухгалтерский учет; кадровый учет; учет грузов; оперативное диспетчерское
управление; учет обработки вагонов; учет работы механизмов; учет и обработка архивных документов; учет
прохождения входящей и исходящей корреспонденции; программы автоматической обработки сведений и
обмена данными; ПО системы видеонаблюдения; программа управления производственными процессами
специализированного комплекса грузового района № 3 ММТП; информационно-справочные программы; учета
технического состояния вагонов и техники; информации о ремонте вагонов и техники.
Обработка больших объемов информации происходит с помощью современных систем управления
базами данных (СУБД). Внедрение ИС позволяет автоматизировать рабочие места диспетчерских служб,
отдела механизации, грузовых складов, диспетчеров по железнодорожным операциям и других отделов, что
приводит к снижению количества ошибок, времени расчетов и формирования отчетности, вследствие чего
повышается оперативность получения данных для принятия управленческих решений.
Использование современной СУБД позволяет не только хранить большой объем информации, но и
значительно увеличить скорость выбора информации и математических действий с ней при составлении
(получении) необходимых отчетов.
На рис. 2 представлена структура ИС. Применение клиент-серверной архитектуры позволяет ускорить
обработку информации за счет исключения передачи по локальной сети исходной информации для
проведения расчетов. Автоматический ввод и вывод информации о планировании обработки судов,
реализуемый системой, позволяют прогнозировать прием и расстановку судов по причалам, планировать
подачу и накопление грузов на складских площадях, что ведет к уменьшению сталийного времени обработки
судов, а так же времени простоя на рейде. Наличие информации по планированию и фактическому
выполнению погрузки/выгрузки судов (вагонов, автомашин) значительно уменьшает время формирования
отчетов, и как следствие этого – сокращает время анализа выполнения плана погрузо-разгрузочных работ и
позволяет своевременного вносить изменения в сменно-суточный план.
Автоматическое получение информации по выходу докеров и наличию (состоянию) перегрузочной
техники увеличивает оперативность управления трудовыми ресурсами, что сводит к минимуму вероятность
возникновения непроизводительных простоев [3. 4].
Анализ информации по обработке вагонов не только уменьшает риск появления «брошенных вагонов»,
ускоряет их поиск, но и позволяет уменьшить грузонапряженность путей, увеличить оперативность принятия
решений по обработке вагонов и снизить затраты за пользование вагонами.
Электронный обмен данными с ОАО «РЖД», клиентами порта и их автоматическая интеграция в
Рис.2. Структура информационной системы
систему позволяют осуществлять более четкое планирование работ, равномерное пополнение складов,
улучшают своевременность поставки грузов, уменьшают риск затора вагонов и улучшают взаимоотношения с
клиентами.
Картографическая система отображения оперативной информации по грузовым работам и
формирование управленческой отчетности не только наглядно отражает производственные процессы
предприятия, но и дает возможность видеть их в режиме реального времени для принятия согласованных
решений руководящим составом порта.
В качестве примера рассмотрим автоматизированную информационную систему (АИС) Мурманского
морского торгового порта. На рис. 3 представлена главная форма АИС ММТП. Форма содержит карту порта,
которая состоит из интерактивных элементов (портальные краны, суда, склады).
Благодаря АИС работники порта имеет полную информацию об исправной погрузочной технике, о
текущем ремонте, информацию о текущей обработке судов, о подходе судов, о грузообороте за период
времени, сменно-суточный план перегрузочных работ и т.д. (рис. 4).
Рис. 3. Главная форма автоматизированной информационной системы
Рис.4. Интерфейс формы обработки судов
Решение задачи обеспечения информационной совместимости и интеграции участников процессов
обработки грузопотоков в транспортном узле
Кроме предприятий, непосредственно участвующих в процессе обработки грузов, к основным
субъектам, функционирующим в транспортном пространстве,
относятся организации политической,
финансовой, социальной инфраструктуры:
- законодательные и исполнительные органы Мурманской области;
- государственные контролирующие органы (транспортная инспекция, таможенный комитет,
налоговая служба);
- организации экономической и социальной инфраструктуры;
- организации финансовой инфраструктуры (кредитные организации, страховые компании);
- предприятия – субъекты перевозок;
- поставщики услуг телекоммуникационной среды, провайдеры доступа в Интернет.
Для организации взаимодействия указанной выше группы пользователей необходимо наличие
информационно-технологического обеспечения, способного решать следующие задачи:
- создание центра интеграции информационных систем (ИС) на базе координационного центра;
- объединение существующих ИС с координационным центром для организации совместных
сервисов, синхронизации работы приложений, передачи транзакций;
- организации эффективной связи внутри участников транспортно - логистического процесса для
передачи информации, сопровождающей грузопоток;
- организации взаимодействия ИС с банковскими системами и финансовыми институтами для
регулирования финансовых потоков.
Решение отмеченных выше задач приводит к затруднению, связанному с необходимостью
формализовать процессы взаимодействия информационных систем (ИС) участников процесса обработки
грузов с контрагентами, государственными контролирующими органами, решение которых актуально для
организации сетевого взаимодействия, поскольку отсутствует структура взаимосвязи ИС. В современных
системах организация сетевого взаимодействия возможна только на базе методов, используемых в классе
интеллектуальных систем. Создание интеллектуальных систем (ИнтС) новых поколений для управления
сложными и/или слабоформализованными системами (СС) в различных условиях взаимодействия с внешней
средой является одной из актуальных задач практических приложений методов искусственного интеллекта и
когнитивного моделирования в целом. Класс рассматриваемых объектов достаточно широк – это сложные
технические и социотехнические системы, социально-экономические системы. (При функционировании ИнтС
открывается возможность накопления информации по реализации сложного взаимодействия СС с внешней
средой, в том числе в нештатных и экстремальных ситуациях. Разработка адаптивных моделей
формализации знаний предметной области на основе этой информации позволяет совершенствовать
алгоритмы функционирования вычислительных комплексов и модели поведения ЛПР при принятии решений
по управлению СС.
Функциональные
возможности
и
интерфейс
ИнтС
существенно
зависят
от
возможностей
формализованного описания полноты использования всего многообразия математических методов обработки
данных:
непрерывных,
фрактальных,
интервальных,
нечетких,
многоагентных,
нейросетевых,
лингвистических и т.д. В связи с этим актуальна задача разработки специального формального аппарата,
обеспечивающего единообразное представление моделей, синтезированных посредством различных
методов и средств, с целью унификации операций их обработки в вычислительной среде.
Все параметры и переменные моделей будем называть тестами [1].Пусть {} - множество
элементарных тестов, с помощью которых описываются все факторы, обстоятельства и явления, имеющие
отношение к изучаемой действительности (сложной системе). Элементарность теста означает, что результат
теста представим в виде: «тест = значение». Конкретный результат теста  будем обозначать через .
Результаты тестов могут выбираться (формироваться) из разных доменов (множеств значений). Для
фиксации того, что в качестве множества результатов теста  используется домен T, будем использовать
нотацию: /T. Используя разные домены, можно управлять общностью (масштабом) результата одного и того
же теста.
В общем виде произвольные динамические паттерны и их подмножество - когнитивно - поведенческие
автоматизмы (естественные инварианты) можно представить следующим образом:
k = {f/: k1  k2 |   {}f}  Pk,
(1)
где f - когнитивные автоматизмы и паттерны; {}f – поведенческие автоматизмы и паттерны (со своей
энергетикой и ресурсами); k1 – описание исходной ситуации действительности, исходного образа; k2 – цели и
критерии достижения целевой ситуации, наброски образа; Pk – правила композиции паттернов, т.е. правила,
описывающие способы объединения локальных когнитивных и поведенческих задач.
Для детализации (1) обозначим элементарные тесты через {a/A}, где A - домены. Пусть W({c/C}) –
некоторое многообразие на множестве результатов тестов {c/C}. Модель знаний k на основе динамических
паттернов представим следующим образом:
k = {f/: {Jb b/B} {Ja a/A}, для {c/C}  Wf({c/C}),   {}f}  Pk.
(2)
где f/ - паттерны вида (1), реализующие те или иные математические модели; J - оператор оценки
истинности значения теста. Паттерны вида (2) с успехом могут быть реализованы на основе нейросетей.
Поле импульсов (направления развития системы или ситуации) можно определить так:
Imp: {Ja a/A}, e/E  {b/B},
(3)
где e/E – энергия импульса. Импульсы задают потоки энергии и информации в модельно – параметрическом
пространстве. С учетом (3) произвольную ситуацию действительности можно описать так:
 = ({<J /T, {Jp p/P}, Jt t/>}; {Imp: {Ja a/A}, e/E  {b/B}}),
(4)
где t/ – тест «Время», а конструкция <J /T, {Jp p/P}, Jt t/> описывает произвольное событие.
Модели (2) – (4) совместно с Банком тестов {G()} и автоматизмами вычислительной среды реализуют
требуемый полимодельный комплекс, способный решать широкий круг отмеченных выше задач [4].
Заключение
Предлагаемый в статье подход позволяет осуществлять информационное взаимодействие всех
участников процессов перевозки и обработки грузов.Решение задач оперативного управления транспортным
узлом возможно только при наличии информационно-управляющей системы, которая предназначена для
оперативного сбора, автоматизированной обработки и хранения информации и представления информации
пользователям в виде, удобном для принятия управленческих решений. Внедрение такой системы позволит
повысить эффективность управления перегрузочными процессами МТУ, уменьшить трудоемкость и
продолжительность принятия решений при поиске оптимального плана перевозки грузов внутри порта.
Литература
1. Алпатов А.П., Прокопчук Ю.А., , Прохоренков А.М. Cб. докладов научной конференции "Информационные технологии в
управлении сложными системами" (Днепропетровск, 24 июня 2011 г.) Днепропетровск:изд-во "Свидлер А.Л.",2011.-404 с.,
с.122-126.
2. Лазарев Н.Ф. Перегрузочные процессы в морских портах. Обработка и обслуживание судов. М.: Транспорт, 1987.– 197 с.
3. Прохоренков, А. М., Истратов Р.А. Разработка информационной структуры порта в составе транспортного узла // Сборник
научных трудов SWorld. Материалы международной научно-практической конференции "Современные проблемы и пути их
решения в науке, транспорте, производстве и образовании 2011". – Выпуск 4. Том 1. – Одесса: Черноморье, 2011. – С. 8591.
4. Прохоренков А. М., Истратов Р.А. Управление грузопотоками морского порта, входящего в состав транспортного узла
//Международная НТК "Наука и образование-2012" Материалы МНТК. Мурманск: МГТУ, 2012. – С. 923-927.