Имитационная модель работы порта

Министерство образования Российской Федерации

РЫБИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АВИАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ им. П. А. СОЛОВЬЕВА

Социально-экономический факультет

Кафедра экономика, менеджмент и экономические информационные системы

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Имитационное моделирование экономических процессов»

на тему

«Моделирование работы морского порта»

вариант № 6

                                                             Дата защиты:    «    »__________2010 г.

                                                                        Оценка _____________

Рыбинск  2010

Содержание

                                               стр.

Введение

Современные предприятия, в том числе морские грузовые порты, все больше внимания уделяют повышению эффективности управленческих решений. Для выявления перспективных направлений принятия экономически обоснованных решений конкретно морским грузовым портом, каждый из которых имеет большое значение в экономике области, необходимо уяснить, что грузовой порт является типичной сервисной логистической системой, основной деятельностью которой является оказание услуг по разгрузке-погрузке судов. Одними из основных принципов логистики, обеспечивающих повышение конкурентоспособности, а, следовательно, и рентабельности предприятия являются:

- принцип развития логистического сервиса;

- принцип моделирования и информационно-компьютерной поддержки.

Первый принцип предполагает выявление показателей качества логистического обслуживания, определяемых в основном самими клиентами, а также поддержание этих показателей на заранее определенном оптимальном уровне. Второй принцип обусловлен тем, что в настоящее время реализация логистического менеджмента невозможна без соответствующей информационно-компьютерной поддержки. При анализе, синтезе и оптимизации объектов и процессов в логистической системе широко используются различные модели: математические, графические, физические, имитационные и др.

Исходя из этого, можно связать оба принципа воедино, и для оценки параметров качества логистического обслуживания использовать технологии имитационного моделирования. Под имитационным моделированием системы понимают процесс исследования функционирования системы и её оптимизации с помощью эксперимента, проводимого непосредственно на предметной модели системы и включающей элементы имитации проявления и функционирования как отдельных компонентов и параметров системы, так и имитации отдельных этапов процесса исследования модели. В процессе имитации фиксируются определенные события и состояния или измеряются выходные воздействия, по которым вычисляются характеристики качества функционирования системы.

Имитационная модель является универсальным методом отражения реальных процессов функционирования системы, который позволяет реагировать на все изменения в самом процессе и опытным путем (с помощью изменения первоначальных входных данных) получать необходимые результаты на выходе. На основе этого можно корректировать выполнение процессов на действительной модели для получения необходимого результата.

1 Изучение предметной области

1.1 Постановка цели и задачи моделирования

В морском порту имеются два причала: старый и новый. У старого причала одновременно могут швартоваться два судна. Здесь работают два портальных крана, производящих разгрузку-погрузку судна за 40 ± 10 ч. У нового причала имеется место для пяти судов. Здесь работают три крана, производящих разгрузку-погрузку судна за 20 ± 5 ч. Суда прибывают в акваторию порта каждые 5 ± 3 ч, причем около 30% из них составляют иностранные суда. В ожидании места у причала судно бросает якорь на рейде. Для швартовки и отхода судна от причала требуется по часу времени. Иностранным судам место у причала предоставляется в первую очередь. Разгрузку-погрузку судна всегда производит один кран. Смоделировать процесс навигации в морском порту в течение 30 суток, предполагая при этом, что работы ведутся круглосуточно, без перерывов. Подсчитать число судов, обслуженных на каждом причале, зафиксировать количество судов на рейде. Определить среднее время ожидания места у причала для отечественных и иностранных судов, а также коэффициенты загрузки портальных кранов.

Объект моделирования

Объектом имитационного моделирования является процесс навигации в морском порту.

Цель моделирования

Целью моделирования является анализ работы морского грузового терминала и оценка качества логистического обслуживания, производимого в ходе работы порта.

Задачи моделирования

1.      Построить имитационную модель морского грузового терминала.

2.      Смоделировать беспрерывный процесс навигации в морском порту в течение 30 суток.

3.      Обеспечить иностранным судам, по сравнению с отечественными, высокий приоритет в предоставлении места у причала.

4.      Подсчитать число судов, обслуженных на каждом причале, зафиксировать количество судов на рейде.

5.      Определить среднее время ожидания места у причала для отечественных и иностранных судов, а также коэффициенты загрузки портальных кранов.

1.2 Сбор данных.

Смоделированная система должна наглядно отображать:

-   количество отечественных/иностранных судов, прибывших в акваторию морского порта и их соотношение;

-   количество судов, зафиксированное на рейде;

-   минимальное, максимальное и среднее время нахождение отечественного/иностранного судна на рейде;

-   динамику изменения длины очереди отечественных/иностранных судов в течение последних M единиц модельного времени;

-   среднюю длину очереди отечественных/иностранных судов на обслуживание;

-   количество судов, обслуженных на новом/старом причале;

-   коэффициенты загрузки портальных кранов обоих причалов.

1.3 Требования к исходной информации

1.3.1 Выдвижение гипотез

По результатам имитационного моделирования планируется подтвердить или опровергнуть следующие гипотезы, касающиеся работы морского грузового терминала:

1.                  Найдутся такие суда, чьё время ожидания на рейде превышает 15% от времени разгрузки-погрузки самого судна портальным краном.

2.                  Количество портальных кранов, производящих разгрузку-погрузку судов в морском порту, недостаточно, что приводит к появлению внушительной очереди судов, ожидающих своего обслуживания, и превышению нормативной средней длины очереди в 10 кораблей.

1.3.2 Определение основных параметров и переменных

Для моделируемой СМО в качестве параметров выступают:

- T – время моделирования.

- LqН – ёмкость накопителей Н1, Н2 и Н3, которые представляют собой очередь из судов. Ёмкость буферных накопителей Н1, Н2 и Н3 будем измерять в количестве судов, которые могут в них (очередях) находиться.

В качестве экзогенных (входных) переменных модели СМО выберем:

- wi – интервал прибытия судов. Время прибытия судна представляет собой случайную величину, генерируемую датчиком случайных чисел с треугольным законом распределения.

В качестве эндогенных (выходных) переменных модели СМО зададим:

- N1 и N2 – количество обслуженных судов на старом и новом причале соответственно.

-   tmaxотеч., tminотеч. и taverотеч. (tmaxин., tminин. и taverин.) – максимальное, минимальное и среднее время нахождение отечественного (иностранного) судна на рейде;

-   L1 и L2 – длина очереди отечественных и иностранных судов соответственно в течение последних M единиц модельного времени;

-   Lср.1 и Lср.2 – средняя длина очереди отечественных и иностранных судов соответственно;

-   Kзагр. j крана – коэффициенты загрузки портальных кранов.

2 Описание требований к системе

2.1 Требования к модели взаимодействия и системе в целом

Имитационная модель морского грузового терминала должна обеспечить достаточно подробную имитацию процесса навигации в морском порту и должна удовлетворять некоторым общепринятым требованиям. Такая модель должна быть:

1.      Адекватной.

2.      Надежной в смысле гарантии от абсурдных ответов.

3.      Простой и понятной пользователю.

4.      Удобной в управлении и обращении, т.е. общение с ней должно быть легким.

5.      Функционально полной с точки зрения возможностей решения главных задач.

2.2. Требования к математическому аппарату и вычислительным средствам

Требования к математическому аппарату:

Оценить полученные при моделировании результаты можно различными способами. Среди них выделяют два основных:

1)                 изучение вариации показателей (результатов моделирования);

2)                 изучение взаимосвязи показателей полученных в результате тестирования.

В данной работе будем использовать первый способ. С этой целью рассчитаем абсолютные и относительные показатели вариации.

Абсолютные показатели вариации:

1.                  Размах вариации:

2.                  Среднее линейное отклонение:

3.                  Дисперсия:

4.                  Среднее квадратическое отклонение:

Полученные в результате тестирования показатели могут считаться однородными, если выполняется условие:

.

Для сравнения степени вариации нескольких характеристик системы между собой рассчитаем относительные показатели вариации:

1)                 коэффициент осцилляции:

2)                 линейный коэффициент вариации:

3)                 нелинейный коэффициент вариации:

Полученные в результате тестирования показатели могут считаться однородными, если выполняется условие:

.

Для полученных в результате экспериментов дискретных вариационных рядов можно рассчитать показатели:

1.      Моду, Mo – значение признака, встречающееся с наибольшей частотой.

2.      Медиану, Me – значение, приходящееся на середину ранжированной совокупности.

Применяемый математический аппарат должен позволять оценивать эффективность работы системы по необходимому спектру показателей: