Формирование области эффективных альтернатив изменения облика и мощности мультимодальных транспортных узлов на основе системного подхода (2009, AVT0016)

Лебедева, Наталья Андреевна. Формирование области эффективных альтернатив изменения облика и мощности мультимодальных транспортных узлов на основе системного подхода : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.22.06 / Лебедева Наталья Андреевна; [Место защиты: Дальневост. гос. ун-т путей сообщ.]. - Хабаровск, 2009. – 24с.

Актуальность темы. Стратегия перспективного развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 г. уделяет большое внимание международным транспортным коридорам, обеспечивающим, на основе взаимодействия разных видов транспорта, связь между странами СНГ, АТР и Европы.

В условиях дефицита финансов наиболее правильным действием является концентрация мероприятий и ресурсов, направленная на повышение эффективной работы тех элементов Единой транспортной сети (ЕТС) России и стран СНГ, которые являясь составной частью международных транспортных коридоров могут дать «быстрый» эффект от их использования, если они станут экономически привле­кательными для перевозчиков грузов и пассажиров. Поиск оптимального облика и мощности средств транспорта ЕТС является сложной задачей, что обусловлено с одной стороны размерностью, а с другой – неопределенностью прогнозов развития экономики стран и их регионов. Приемлемым подходом в этом случае является декомпозиция задачи на основе выделения из ЕТС мультимодальных транспортных коридоров (ММТК), которые, в свою очередь, состоят из узлов (ММТУ) и звеньев (ММТЗ), представляющих сложные технические системы. Для планирования этапного развития средств транспорта данных систем необходимо создавать соответствующий методический инструмен­тарий.

Наиболее сложным является решение задачи этапного развития мульти­мо­даль­ных транспортных узлов, как  элементов ММТК, в которых происходит взаимодействие различных видов транспорта, существенно влияющее на качество и эффективность работы как ММТК, так и всей ЕТС.

Учитывая изложенное, становится очевидной актуальность и государственная значимость решения задачи формирования эффективной области альтернатив (стратегий) этапного изменения облика и мощности ММТУ при разработке концепции его инвестиционного проекта.

Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования является создание методики формирования области эффективных проектных альтернатив изменения облика и мощности ММТУ для поддержки принятия решений на стадии разработки концепции инвестиционного проекта, позволяющих при минимальных капитальных вложениях улучшать эксплуатационные показатели работы исследуемой системы. Для достижения намеченной цели в диссертации сформулированы и решены следующие задачи:

–  дано системное представление объекта исследования, разработаны концепция инженерной подготовки производства (ИПП), содержательная и математическая постановка задачи формирования области эффективных альтернатив (ОЭА) развития облика и мощности объекта исследования, выбраны критерий и метод, позволившие приступить к реализации намеченной цели;

– разработана методика формирования оптимальной альтернативы изменения облика и мощности ММТУ (по критерию минимум суммарных дисконтирован­ных строительно-эксплуатационных расходов);

– создана методика формирования области эффективных альтернатив для поддержки принятия решений по изменению облика и мощности ММТУ на стадии разработки концепции инвестиционного проекта его развития при этом в качестве критерия принят интегральный эффект;

– предложена технология работы лица, принимающего решения по выбору субоптимальной стратегии, обеспечивающей надежность и устойчивость пред­лагаемых проектных решений при изменении прогнозов роста объемов перевозок.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является мультимодальный транспортный узел (ММТУ).

Предметом исследования является методология и практика моделирования процесса изменения облика и мощности ММТУ для различных экономических ситуаций в развитии регионов и стран, принципы формирования области эффективных альтернатив для поддержки принятия решений при отборе инвестиционных проектов для их реализации.

Методы исследования. Методы исследования базируются на системном анализе, динамическом программировании, традиционных методах оценки эффективности альтернатив, а также неформальных процедурах, близких к человеческому мышлению типа экспертных.

Научная новизна результатов диссертационного исследования. Основным результатом диссертационного исследования является научное обобщение материалов, существующих исследований в области наращивания мощности транспортных систем, на базе которого поставлен и решен комплекс задач по разработке методики формирования области эффективных альтернатив этапного развития облика и мощности мультимодальных транспортных узлов на стадии разработки концепции инвестиционного проекта ММТУ. При этом к конкретным результатам исследования, полученным лично автором, относятся следующие:

– модель мультимодального транспортного узла, как сложной технической системы, основные ее системотехнические понятия и определения;

– концепция инженерной подготовки производства, представляющая собой стратегию действий лица, принимающего решения при формировании проектных альтернатив изменения облика и мощности ММТУ;

– содержательная и математическая постановка задачи рассматриваемого класса, выбранный критерий и метод ее решения;

– методика поиска оптимальной альтернативы этапного изменения облика и мощности элементов и ММТУ в целом;

– методика формирования области эффективных альтернатив (ОЭА) как основы для поддержки принятия решений при отборе проектной альтернативы, имеющей устойчивость к изменению прогнозных значений объемов перевозок.

Личный вклад автора состоит в постановке задач исследования, анализе литературных источников, проведении теоретических исследований и практического применения разработанных методик с последующим анализом и обработкой полученных результатов.

Достоверность научных положений и выводов подтверждена теоретическим обоснованием, сопоставлением с результатами расчетов, дающих хорошую сходимость с решениями проектных организаций.

Практическое значение полученных результатов заключается в целесо­образности их использования для технико-экономического обоснования стратегии изменения облика и мощности ММТУ обеспечивающей эффективное освоение рынка транспортных услуг при перевозке контейнеров по международным (мультимодальным) транспортным коридорам, проходящим по территории стран СНГ. Данное утверждение проверено экспериментальными расчетами при выборе стратегии развития контейнерного терминала Ильичевского морского торгового порта применительно к информационной основе программы «4М».

Апробация результатов исследования. Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались и получили одобрение на 45 Меж­дународной научно-практической конференции в 2007 году «Инновационные технологии – транспорту и промышленности», Хабаровск, ДВГУПС, на научно- технических конференциях профессорско-преподавательского состава Одесского национального морского университета (2003–2007 гг.), Международной научно-практической конференции «Экономические проблемы развития промышленного производства» (Одесса, 2004 г.), Международной научно-практической конфе­ренции «Современные направления теоретических и прикладных исследований» – (Одесса, 2006 г.), Международной научно-практической конференции «День международного экспедитора» (Одесса, 2006 г., в дискуссии по докладам «Роль транспортных коридоров в процессе интеграции Украины в ЕС и ВТО»), Международной научно-технической интернет конференции 2006, 2007 гг., на кафедральных семинарах в ОНМУ в 2005–2007 гг. и кафедральном семинаре кафедры «Изыскания и проектирование железных дорог»  ДВГУПС в 2008 и в 2009 годах.

Внедрение результатов исследований. Настоящее диссертационное исследование в период с 2003 по 2007 годы выполнялось в рамках исследований по теме «Взаимодействие флота и портов в логистических цепях» (номер госрегистрации 1103U004769) которые проводятся на кафедре «Эксплуатация морских портов» ОНМУ в соответствии с планами научно-исследовательских работ Министерства образования и науки, Одесского национального морского университета и Государственного департамента морского и речного транспорта Минтранссвязи Украины. В 2003 году – раздел 3 «Взаимодействие портов и железных дорог. Особенности, проблемы, перспективы». В 2004 году – раздел 3 «Системное представление мультимодального транспортного узла (ММТУ)». В 2005  году – раздел 3 «Выбор оптимальной стратегии развития мощности контейнерных терминалов на примере Ильичевского морского торгового порта». В 2006 году – раздел 3 «Формирование эффективной области альтернатив развития ММТУ для принятия решений и поиска устойчивой стратегии их развития». В 2007 году – раздел 2 «Решение задач развития облика и мощности ММТУ на примере ИМТП». В 2008 году материалы диссертации использованы в ИОП кафедры «Изыскания и проектирование железных дорог» ДВГУПС.

По результатам диссертационного исследования опубликованы десять научных работ, из них четыре – в специализированных изданиях, которые входят в перечень ВАК Украины и одна ВАК России.

На защиту выносятся следующие основные положения диссертации:

– системное представление ММТУ;

– стратегия действий ЛПР по изменению облика и мощности ММТУ;

– методика формирования области эффективных альтернатив развития облика и мощности ММТУ.

Структура диссертационной работы.

Работа состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и приложений. Общий объем диссер­тационной работы 193 страницы, в том числе 151 страница основного текста, содержащего
14 таблиц, 34 рисунка и 42 страницы приложений. Список использованных источников содержит 151 наименование.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. В процессе изучения отечественной и зарубежной литературы по проблеме развития транспортных систем и их элементов установлено, что за последние годы недостаточно внимания уделяется формированию методологического инструментария для моделирования и прогнозирования  во времени развития мультимодальных транспортных коридоров и узлов, основными элементами которых являются морские торговые порты. Этот недостаток послужил побудительным мотивом для постановки предложенных в настоящей диссертации цели и задач исследования.

2. Для правильного представления сложной технической системы ММТУ в диссертации впервые дано детальное системное представление объекта исследования. Рассмотрены применительно к ММТУ основные системотехнические понятия и принципы – физичность, моделируемость, целенаправленность. Даны системные описания ММТУ – макроскопическое, микроскопическое, иерархическое, процессуальное, являющиеся базовой основой для моделирования и развития облика и мощности объекта исследования.

3. На основе результатов системного представления объекта исследования (ММТУ) в диссертации разработана концепция инженерной подготовки производства (ИПП), которая является стратегией действий лица, принимающего решения (ЛПР) при формировании оптимальной альтернативы изменения облика и мощности ММТУ. В то же время ИПП является основой для формирования информационной базы для реализации процесса системного моделирования.

4. Применительно к системе ММТУ сформулированы основные понятия инвестиционного проекта, субъект и объект инвестиций, перечислены этапы создания и реализации проекта, введено представление о масштабах проекта. Большое внимание уделяется экономическим показателям инвестиционного проекта как основы для создания информационной базы прогнозирования развития ММТУ. Реализация процедуры формирования альтернатив изменения облика и мощности ММТУ невозможна без масштабной и глубокой информационной базы. В диссертации рассмотрены принципы и технология создания информационной основы, которая базируется на проведении мониторинга в рамках ИПП в режиме реального времени, прогнозировании изменения базовой информации и детальном обследовании технического состояния постоянных устройств исследуемой системы.

5. В диссертации, на основе системного представления, в рамках ИПП разработана расчетная схема решения задачи изменения структуры и мощности ММТУ, даны содержательная и математическая постановки, выбран метод и разработана методика формирования оптимальной альтернативы (стратегии, схемы) этапного его развития.

6. Учитывая неопределенность прогнозирования объемов работы ММТУ и его элементов, в диссертации разработана методика, позволяющая в пределах расчетных случаев формировать области эффективных альтерна­тив, в пределах которых любая схема имеет положительный интегральный эффект. Разработанная методика прошла апробацию на примере формирования оптимальной стратегии этапного изменения облика и мощности контейнерного терминала Ильичевского морского торгового порта и вариантных расчетов пропускной способности ПС в РФ, что позволяет сделать вывод о возможности применения ее в практических расчетах при отборе для финансирования инвестиционных проектов.

7. Разработанная методика является универсальной, позволяющей решать широкий круг задач, связанных с развитием облика и мощности транспортных систем:

• Формировать оптимальную схему этапного изменения облика и мощности отдельных элементов и системы в целом в рамках фиксированного расчетного случая по критерию суммарные дисконтированные строительно-эксплуатацион­ные расходы.
• Выбирать оптимальную технологию работы узла, приняв в качестве состояний множество возможных вариантов технологий.
• Формировать эффективную область альтернатив для поддержки принятия решений по критерию интегральный эффект. Методика позволяет выполнять данную процедуру для множества вариантов прогноза объемов потребной провозной способности и на этой основе выбирать субоптимальную схему устойчивую к изменению прогнозов роста .
• Разработанная методика формирования ОЭА позволяет решать вопрос повышения экономической привлекательности узла для перевозчиков за счет варьирования денежными показателями (ставками, например аккордной ставкой).
• Решать вопрос рационального распределения объемов перевозок по видам транспорта, задавая в виде технических состояний различные соотношения объемов по видам транспорта.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Лебедева Н.А., Гончарук С.М. Особенности решения проблемы изменения облика и мощности мультимодальных транспортных узлов на основе системного подхода. – Проблемы техники ОНМУ № 2, 2005г., с. 81-96.
2. Лебедева Н.А., Гончарук С.М. Инженерная подготовка производства как базовая основа для принятия решений по развитию мультимодальных транспортных узлов. Вісник ОНМУ. – Одесса: Изд-во ОНМУ. – 2005. – № 18. – с. 219–225.
3. Лебедева Н.А. Выбор метода решения задачи формирования оптимальной стратегии развития мультимодального транспортного узла (ММТУ). – Проблемы техники ОНМУ № 2, 2006г. с. 39-45.
4. Лебедева Н.А., Гончарук С.М. Выбор оптимальной стратегии развития мощности контейнерных терминалов на примере Ильичевского морского торгового порта. Вісник ОНМУ. – Одесса: Изд-во ОНМУ. – 2006. – № 19. с. 193–208.
5. Лебедева Н.А. Концепция решения проблемы изменения облика и мощности мультимодального транспортного узла. Сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований». Транспорт. 2006. – С. 57–61.
6. Лебедева Н.А. Методика формирования области эффективных альтернатив изменения облика и мощности мультимодального транспортного узла / Н.А. Лебедева // Транспорт Урала – Екатеринбург : Изд-во Ургупс. – 2009. – № 1.
7. Лебедева Н.А. Методика формирования эффективной области альтернатив (ЭОА) развития облика и мощности ММТУ / Н.А. Лебедева // Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития 2006. : сб. науч. тр. по материалам междунар. науч.-практ. конф. – Одесса : Транспорт, 2006. – С. 28 – 32.
8. Лебедева Н.А. Методические аспекты повышения экономической привлекательности транспортных узлов для переработки транзитных грузов / Н.А. Лебедева // Современные направления теоретических и прикладных исследований : сб. науч. тр. по матреиалам междунар. науч.-практ. конф. – Одесса: Транспорт, 2007, Т. 1. – С. 61–63.
9. Лебедева Н.А. Методика решения задачи изменения облика и мощности мультимодального транспортного узла : препринт № 69 / Н.А. Лебедева, С.М. Гончарук. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2008. – 15 с.
10. Лебедева Н.А. Содержательная и математическая постановка задачи формирования альтернатив (стратегий) изменения облика и мощности мультимодального транспортного узла : препринт № 70 / Н.А. Лебедева. – Хабаровск :
    Изд-во ДВГУПС, 2008. – 15 с.