Оптимальное планирование работы флота судоходной компании

Содержание Введение

1. Характеристика направлений перевозок и флота

2. Подготовка исходных данных и составление математической модели задачи

3. Нахождение оптимального плана работы флота и оптимальных схем движения судов

4. Расчет основных плановых показателей работы флота Заключение Список литературы

Введение

Тема данной курсовой работы — актуальна, так как оптимальное планирование работы применимо не только для судоходных компаний, но и для каждой производственной задачи, поскольку основной целью каждой деятельности является максимизация прибыли и минимизация издержек.

В этой работе мы определили оптимальные схемы движения флота судоходной компании, оптимальные показатели их работы с помощью симплекс-метода. Растет оптимального плана производился с помощью ППП «ПЭР» .

Также можно отметить, что целью выполнения данной курсовой работы является закрепление теоретических знаний, полученных по данной дисциплине, приобретение практических навыков в использовании математических методов для решения задач планирования.

1. Характеристика направлений перевозок и флота Краткое описание портов

1) Керченский морской торговый порт (KERCH MERCHANT SEA PORT)

Керченский морской торговый порт играет важнейшую роль в международных морских перевозках в АзовоЧерноморском регионе. Порт расположен на берегу незамерзающей Керченской бухты. В порту 2 производственно-перегрузочных комплекса, которые располагают 9-ю причалами общей протяженностью 1784 м. Подъездные железнодорожные пути позволяют обрабатывать грузы по фронту и в тылу причалов. Порт имеет возможность оказывать услуги по перевалке генеральных и навалочных грузов на внешнем рейде. Порт оснащен современным оборудованием, перегрузочными машинами и механизмами, позволяющими перерабатывать 2,5 млн. т в год генеральных грузов, включая контейнеры, навалочные грузы, колесную авто-технику, зерновые, непосредственно у причалов порта, и до миллиона тонн на рейде. Имеющиеся у порта крытые и открытые складские помещения позволяют накапливать и хранить судовые партии всей номенклатуры генеральных и навалочных грузов.

2) Сурабамя (Surabaya) — торговый морской порт Индонезии. Расположен в юго-восточной части острова Ява, на юго-восточной стороне пролива Сурабая. Второй по значению порт Индонезии. Порт состоит из рейда Сурабая, гавани ганджунг Перак и гавани Марин. Расположен при впадении реки Кали-Мас (рукав Брантас). Торговый порт находится на левом берегу реки, а на правом нефтяной и военный порт. Порт имеет ограниченные глубины на подходах, но во время прилива есть доступ для океанских судов. У причалов одновременно могут обслуживаться до 30 судов. Грузовые операции в основном производятся вручную или при помощи судовых грузовых средств. Важный транспортный узел и база ВМС. Развито машиностроение, судоремонт; нефтепереработка, пищевая, текстильная промышленность. Вывоз сахара, табака, кофе, древесины, каучука, нефти, пряностей, тапиоки, растительного масла. Через порт проходит 10% экспорта и 20% импорта страны. Международный аэропорт. Заход в порт Сурабая очень затруднен и без буксира со специально обученным пилотом невозможен, так как канал подхода к порту очень мелкий и узкий, с максимальной осадкой 10.2м.

Размер порта — 1574,3 га, площадь земли — 574,7 га, общий размер — 2149 га, доступно причалов — 157, глубина в нефтяном терминале — 7,1 — 9,1 м.

3) Кочин (Cochin, Kochi) — город и порт на юге Индии, на берегу одной из лагун Аравийского моря, в штате Керала. Население 631,9 тыс. человек (2004), с пригородами 1,436 млн. человек. Крупный порт на Малабарском побережье.

Вывоз: продукты кокосовой пальмы, каучук, чай, орехи кешь, пряности.

Ввоз: уголь, нефть и нефтепродукты, зерновые, оборудование.

Текстильная, химическая, нефтеперерабатывающая, пищевая промышленность, судоверфь. Производство черепицы. Рыболовство.

Характеристика используемых типов судов.

2. Подготовка исходных данных и составление математической модели задачи Построение возможных вариантов схем движения судов

На основе заданных участков работы флота (гружёных и балластных) строятся возможные варианты замкнутых схем движения судов.

Под схемой движения j (j=) понимается выбор участков работы флота, последовательно проходимых судном.

При построении вариантов схем движения судов нужно руководствоваться следующими правилами:

1) схемы должны быть замкнутыми, то есть порт освобождения судна на последнем участке совпадает с начальным портом первого участка;

2) в схеме не должны встречаться подряд два или более балластных участка;

3) каждый порт входит в схему один раз, за исключением начального порта, который входит в схему дважды. как начальный и как конечный.

В задании даны следующие участки работы флота:

Керчь — Сурабая (груженый),

Сурабая — Керчь (груженый),

Керчь — Кочин (груженый),

Кочин — Керчь (груженый),

Кочин — Сурабая (балластный),

Сурабая — Керчь (балластный).

Пользуясь выше перечисленными правилами, составляем следующие варианты схем движения судов.

1. Керчь Сурабая Керчь

2. Керчь Кочин Керчь

3. Керчь Кочин Сурабая Керчь

4. Керчь Сурабая Керчь

Груженные участки в схеме движения обозначаются сплошной линией, а балластные — пунктирной.

Расчет норматива работы судов на схемах движения Для полученных схем движения рассчитываются следующие нормативы:

а) время рейса судна i-го типа на j-ой схеме движения в сутках.

(i=, j=)

t_il — норматив времени работы судна i-го типа на l-ом участке, сут., который включает валовое стояночное время в порту погрузки, валовое время перехода на участке и валовое стояночное время в порту выгрузки.

Например, рассчитаем время рейса 1-го типа судна на 1-ой схеме движения.

=

Аналогично рассчитываем время рейса для других типов судов на схемах движения. Результаты расчетов указаны в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Время рейса, сут.

б) инвалютный доход судна i-го типа на j-ой схеме движения за один рейс (тыс. долл.) определяется по формуле

F_ij =(i =; j =)

— тарифная ставка на l-ом участке, долл./тонна.

— загрузка судна i-го типа на l-ом участке, тыс. тонн.

Например, рассчитаем инвалютный доход судна 1-го типа на 1-ой схеме движения за один рейс.

Аналогично рассчитываем инвалютный доход для других типов судов на схемах движения. Результаты расчетов указаны в табл. 2.2.

Таблица 2.2. Инвалютный доход, тыс. долл.

в) расходы в инвалюте судна i-го типа на j-ой схеме движения за один рейс (тыс. долл.) принимаем равным 30% от доходов в инвалюте.

(i=, j=)

Например, рассчитаем расходы в инвалюте судна 1-го типа на 1-ой схеме движения за один рейс.

(тыс. долл.)

Аналогично рассчитываем расходы в инвалюте для других типов судов на схемах движения. Результаты расчетов указаны в табл. 2.3.

Таблица 2.3. Расходы в инвалюте, тыс. долл.

г) чистая валютная выручка i-го типа на j-ой схеме движения за один рейс (тыс. долл.) определяем по формуле

(i=, j=).

Например, рассчитаем чистую валютную выручку судна 1-го типа на 1-ой схеме движения за один рейс.

(тыс. долл.)

Аналогично рассчитываем чистую валютную выручку для других типов судов на схемах движения. Результаты расчетов указаны в табл. 2.4.

Таблица 2.4. Чистая валютная выручка, тыс. долл.

Составление математической модели задачи.

При разработке математической модели задачи решаются следующие вопросы:

1) выбор параметров управления,

2) выбор показателя качества (критерия оптимальности),

3) формирование ограничений и целевой функции в общем виде и с использованием конкретных числовых данных.

Целевая функция в общем виде такова:

(i=)

перевозка флот симплекс судоходный

где x_ij — число рейсов судов i-го типа на j-ой схеме движения, судо-рейсы;

— бюджет временив эксплуатации судов i-го типа, судо-сутки;

(i=),

где — число судов i-го типа;

— продолжительность планового периода;

— количество груза, предъявленное к перевозке на l-ом участке, тыс. т;

— множество схем движения, содержащих l-ый участок;

— количество груженных участков.

Экономический смысл целевой функции — максимизировать доход в инвалюте.

Следующие ограничения отражают требование: на каждом участке перевезти груз в количестве, не превышающем заявленного.

q_il — загрузка судна i-го типа на l-ом участке, тыс. тонн (табл. 2.3.).

Q_l — количество груза, предъявленное на l-ом участке, тыс. тонн.

G_l — множество схем движения, содержащих l-ый участок.

Следующие ограничения отражают требование: использовать бюджет времени в эксплуатации судов всех типов на перевозках.

t_ij — время рейса судна i-го типа на j-ой схеме, в сутках (табл. 2.2.).

T_i — бюджет времени в эксплуатации судов i-го типа, судо-сутки.

T_i= N_i· T_пл (i=)

N_i — число судов i-го типа.

Следующее ограничение — условие не отрицательности переменных.

(i =;j =)

Математическая модель задачи в координатной форме:

F₁₁· x₁₁ — доход в инвалюте от перевозок груза судами I-ого типа по I-ой схеме движения;

q₁₁· x₁₁ — кол-во груза, перевозимое судами I-ого типа на I-ом участке I-ой схемы движения;

t₁₁· x₁₁ — время, затраченное судами I-ого типа на перевозку груза на I-ой схеме движения;

Запишем математическую модель задачи с подстановкой числовых значений исходных данных.

судо-суток судо-суток Приводим математическую модель к каноническому виду с помощью дополнительных переменных.

++=300

=230

=160

=280

=1460

=1825

В целевую функцию дополнительные переменные входят с коэффициентом 0.

Вводим искусственные переменные и выписываем векторы условий

++=300

=230

=160

=280

=1460

=1825

В целевую функцию искусственные переменные входят с коэффициентом).

.

Выбираем базис и строим исходный опорный план расширенной задачи.

Базис состоит из единичных векторов векторы, не базисные векторы, соответствующие им переменные равны 0.

Исходный опорный план расширенной задачи:

Формируем и записываем исходную симплексную таблицу Таблица 2.5. Исходная симплексная таблица

Перевод нумерации переменных.

Двухиндексную нумерацию переменных необходимо перевести в одноиндексную. Для удобства ввода в ПК исходные данные из модели представляются в виде таблицы (табл. 2.6). В шапке таблицы, в 2-х строках приводятся двухиндексные и одноиндексные переменные. Число строк в таблице равно числу ограничений плюс строка для записи целевой функции. Число столбцов определяется количеством переменных плюс столбец для записи правых частей ограничений. В клетках таблицы записываются технологические коэффициенты.

Таблица 2.6. Таблица исходных данных для ПЭР.

3. Нахождение оптимального плана работы флота и оптимальных схем движения судов Оптимальный план работы флота находят на ПК с помощью симплекс-метода, используя пакет прикладных программ «ПЭР» — пакет экономических расчетов. Получив решение задачи, необходимо его распечатать. Распечатка решения прилагается к записке.

В ходе 8 итераций получили оптимальный план:

Расшифровываем полученные значения.

4. Расчет основных плановых показателей работы флота Показатели работы типов судов рассчитываются для оптимальных схем движения и типов судов, работающих на них, т. е. для .

Время работы судов 1-го типа на 1-ой схеме движения, 2-го типа на 2-ой схеме движения, 2-го типа на 3-ой схеме движения, сут.

(i=, j=)

Где время рейса судна i-го типа на j-ой схеме движения;

количество рейсов i-го типа судна на j-ой схеме движения.

Например, рассчитаем время работы судов i-го типа на j-ой схеме движения.

суток Аналогично рассчитываем время работы для других типов судов на схемах движения. Результаты расчетов указаны в табл. 4.1.

Таблица 4.1. Время работы судов.

Количество груза, перевезенного судами 1-го типа на 1-ом участке 1-ой схемы движения, 1-го типа на 2-ом участке 1-ой схемы движения, 2-го типа на 3-ом участке 2-ой схемы движения, 2-го типа на 4-ом участке 2-ой схемы движения, 2-го типа на 3-ом участке 3-ой схемы движения, 2-го типа на 2-ом участке 3-ой схемы движения, и в целом по схеме.

(i=, j=, l=

Где — загрузка судна i-го типа на l-ом участке;

количество рейсов i-го типа судна на j-ой схеме движения.

Например, рассчитаем количество груза, перевезенного судами 1-го типа на каждом участке 1-ой схемы движения:

Аналогично рассчитываем количество перевезенного груза для других типов судов на схемах движения. Результаты расчетов указаны в табл. 4.2.

Таблица 4.2. Количество перевезенного груза по участкам.

Инвалютный доход, полученный судами 1-го типа на 1-ой схеме движения, 2-го типа на 2-ой схеме движения, 2-го типа на 3-ой схеме движения.

(i=, j=)

Где инвалютный доход судна i-го типа на j-ой схеме движения за один рейс.

Например, рассчитаем инвалютный доход, полученный судами 1-го типа на 1-ой схемы движения:

тыс. долл.

Аналогично рассчитываем инвалютный доход для других типов судов на схемах движения. Результаты расчетов указаны в табл. 4.3.

Таблица 4.3. Инвалютный доход, тыс. долл.

Расходы в инвалюте судов 1-го типа на 1-ой схеме движения, 2-го типа на 2-ой схеме движения, 2-го типа на 3-ой схеме движения.

(i=, j=)

Например, рассчитаем расходы в инвалюте для судна 1-го типа на 1-ой схемы движения:

тыс. долл.

Аналогично рассчитываем расходы в инвалюте для других типов судов на схемах движения. Результаты расчетов указаны в табл. 4.4.

Таблица 4.4. Расходы в инвалюте, тыс. долл.

Чистый валютный доход судов 1-го типа на 1-ой схеме движения, 2-го типа на 2-ой схеме движения, 2-го типа на 3-ой схеме движения.

(i=, j=)

Например, рассчитаем чистый валютный доход для судна 1-го типа на 1-ой схемы движения:

тыс. долл.

Аналогично рассчитываем чистый валютный доход для других типов судов на схемах движения. Результаты расчетов указаны в табл. 4.5.

Таблица 4.5. Чистый валютный доход, тыс. долл.

Заключение

В данной работе было проведено оптимальное планирование работы флота судоходной компании.

В первом разделе была приведена краткая характеристика направлений перевозок и флота, т. е. было приведено краткое описание портов, направлений перегрузок и технико-эксплуатационные характеристики используемых типов судов.

Во втором разделе были подготовлены исходные данные и составлена математическая модель задачи:

— были построены всевозможные варианты схем движения судов;

— рассчитано время рейса судна i-го типа на j-ой схеме движения;

— рассчитан инвалютный доход судна i-го типа на j-ой схеме движения за один рейс;

— рассчитаны расходы в инвалюте судна i-го типа на j-ой схеме движения за один рейс;

— рассчитана чистая валютная выручка i-го типа на j-ой схеме движения за один рейс;

— составлена математическая модель задачи в общем виде;

— записана математическая модель задачи в координатной форме;

— записана математическая модель задачи с подстановкой числовых значений исходных данных;

— приведена математическая модель к каноническому виду;

— выписаны векторы условий;

— введены искусственные переменные;

— выбран базис, построен исходный опорный план расширенной задачи;

— сформирована и записана исходная симплексная таблица.

С помощью ППП «ПЭР» был найден оптимальный план и далее в разделе 4 рассчитаны основные плановые показатели флота:

— время работы судов i-го типа на j-ой схеме движения;

— количество груза, перевезенного судами i-го типа на каждом lом участке j-ой схемы движения;

— инвалютный доход, полученный судами i-го типа на j-ой схеме движения;

— расходы в инвалюте;

— чистый валютный доход.

Выполнена графическая часть курсовой работы.

1. Воевудский Е. Н. «Экономико-математические методы и модели в управлении морским транспортом» , — М. Транспорт, 1989. — 384 с.

2. http://dic.academic.ru

3. http://ru.wikipedia.org/wiki