CC BY
10УДК: 656.62
В.И. Кожухарь, д.т.н., профессор, ФБОУВПО «ВГАВТ» Т.С. Сергеева, к.т.н., доцент ФБОУ ВПО «ВГАВТ» 603600, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5
РЕТРОСПЕКТИВА И ПРОГНОЗ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТРАНСПОРТНОГО ПРОЦЕССА
Ключевые слова: математическое моделирование, транспортный процесс, линейное, нелинейное программирование.
Научные исследования, факты, политика. В статье в сжатой форме приведен анализ становления и развития математического моделирования транспортного процесса (ЭММ) в единстве со становлением и развитием электронно-вычислительных средств обработки информации ЭВМ. Приведен анализ трансформации этих направлений за последние десятилетия. Сделан прогноз дальнейшего развития ЭММ на основе современных средств программных комплексов «Матлаб», «Маткад», «САЕ».
На речном транспорте широкое развитие и применение экономико-математических моделей (ЭММ) и электронно -вычислительных машин (ЭВМ) пришлось на конец 50-х и середины 80-х годов, что в целом соответствовало общемировым тенденциям развития этого глобального направления научно-технического прогресса (НТП).
Отставание в развитии ЭВМ объяснялось тем, что политическое руководство страны до середины 50-х годов читало кибернетику буржуазной лженаукой, о чем и написано в Большой Советской Энциклопедии того времени. О развитии прикладной математики этого сказать нельзя, можно только с сожалением отметить, что постановка и разработка ЭММ во всех отраслях экономики страны сдерживалось уровнем развития и создания отечественных ЭВМ, точнее их быстродействием, объемом оперативной и долговременной памяти, специальным и математическим обеспечением. В нашей отрасли в научных школах городов. Ленинграда и Горького исследования велись по всем основным направлениям прикладной математики: теории вероятности и ее приложениям (математическая статистика; теория массового обслуживания, корреляционно-регрессионный анализ; теории игр и т.д.); отдельное направление, давшее реальные практические результаты - разработка ЭММ линейного программирования. Немалых успехов добились и в динамическом, нелинейном, в стохастическом, параметрическом программировании и имитационном моделировании транспортного процесса. Но во всех отраслях экономики наибольшее практическое применение с реальных экономическим эффектом нашли ЭММ линейного программирования. Все сводится к двум базовым моделям.
Первая модель В.В. Леонтьева. Модель «выпуск - потребление» на уровне оптимизации отраслей экономики региона, государства. Это модели бюджета. Исходная позиция - все, что произведено должно быть потреблено. Иные состояния - профицит, дефицит и их пропорции - путь к кризису.
На транспорте модели этого класса, это транспортные задачи, в которой переменной являются объемы перевозок в тыс. тонн. Сложность и адекватность реальным транспортным процессам таких ЭММ, определяются числом учитываемых при постановке параметров - индексов, к которым относятся: номенклатура перевозимых грузов по родам и объемам; для каждого рода груза - пункты производства и потребления; виды транспорта; пункты перевалки с одного вида транспорта на другой; провозная способность каждого вида транспорта - может быть дифференцировано до типов подвижного состава; пропускная способность всех пунктов - начальных, конечных,
перевалочных; так же могут быть дифференцированы по мощности погрузочно-разгрузочной техники и схемам прохождения грузов через эти порты.
Вторая модель Л.В. Кантаровича. Оптимизация функционирования основных производственных фондов предприятий отраслей экономики, т.е. интенсификация их использования. Другими словами, максимальная производительность основных фондов при заданной грузовой базе для нашей отрасли - плана перевозок грузов по объемам и номенклатуре. Критерии - минимум издержек равен максимуму прибыли. Переменные в ЭММ этого класса - единицы основных производственных фондов или технологические процессы. Для нашей отрасли это круговые рейсы; обороты; рейсы. Используются в моделях всех уровней планирования от перспективного до оперативного.
Сложность и адекватность этих ЭММ реальным условиям работы определяется числом параметров-индексов, к которым можно отнести: виды и типы транспортного флота; различные условия эксплуатации; длительность эксплуатационного периода; характерные по гидрометеорологии периоды навигации (весна, лето, осень, завоз на малые реки, северный завоз и периоды этого завоза); учет огромного количества возможных сочетаний грузопотоков прямого и обратного направлений. Они-то собственно и формируют системы судоходства - линейную, рейсовую, экспедиционный завоз грузов, трамповое судоходство. Сочетание всех систем судоходства при реализации ЭММ - и есть план эксплуатационной работы пароходств. Наиболее полное развитие эта ЭММ нашла в создании «теории непрерывного планирования», где учтено до 10 индексов, учитывающих специфику работы флота вплоть до ввода и вывода каждой единицы флота в эксплуатацию.
Конечно, учет в этих двух базовых моделях всех возможных параметров варьирования теоретически разрешим, но, без декомпозиции этих моделей практически не возможен - не реализуем из-за огромных матриц моделей, в которых размеры определяются произведением числа переменных на число уравнений. Число переменных в таких моделях это произведение индексов, а число уравнений - их сумма. При этом каждый индекс имеет п-значений. Сначала 70-х годов, создание координационного Совета по внедрению ЭММ и ЭВМ в практику работы пароходств и министерства в целом, дело пошло более успешно. Началось внедрение ЭВМ типа ЕС. Были созданы проектные вычислительные центры: Главный Вычислительный Центр (ГВЦ) г. Москва; Вычислительный Центр Пароходств Центральных Бассейнов (ВЦ ПЦБ) г. Горький; Вычислительный Центр Пароходств Северо-Западного Бассейна (ВЦ ПСЗБ) г. Ленинград; Вычислительный Центр Пароходств Восточных Бассейнов (ВЦ ПВЦ) г. Новосибирск. Акцент был сделан на разработку и внедрение подсистем «АСУ Реч-флот», реализующих задачи оперативного, статистического, бухгалтерского учета. Они-то и являются базой - основой расчета технологических коэффициентов матриц оптимизационных ЭММ. Были разработаны самые различные постановки ЭММ этих двух базовых моделей для конкретных условий эксплуатации пароходств.
С 1987 г. Момента принятия Законов М.С. Горбачевым «О гос. предприятиях» и «О кооперативах» начался демонтаж СССР во всех сферах деятельности. Этими законами уничтожалось централизованное управление во всех отраслях экономики страны и почти прекратилось бюджетное финансирование науки как отраслевой, так и Вузовской. Не стало централизованных источников амортизации и прибыли. Они были переданы новым собственникам. Новые собственники, это - политическая, административно-хозяйственная элита в центре и регионах. Извечный дефицит товаров народного потребления и прекращение производства товаров группы А - средств производства переориентировали производительные силы страны на развитие потребительского рынка и удовлетворение потребительского спроса, на первых порах за счет «челноков» - частный ввоз товаров народного потребления из-за рубежа, потерявшей работу интеллигенцией. Отсюда развитие индивидуального предпринимательства, затем превращение его в частный и малый торговый бизнес, но до сих пор не в производственный. В этих условиях научные исследования централизованные
прекратились. Потребность в использовании ЭММ двух базовых моделей почти пропала, поскольку более двух десятилетий идет становление оптимального соотношения пропорций власти в центре и регионах, а разукрупнение субъектов управления в материальном производстве снизило потребность в интенсификации использования стареющих активной части производственных фондов. В то же время, повысился акцент на интенсификацию использования труда работников и предметов труда, особенно энергоресурсов. Актуализировались проблемы экологии, кратно увеличились объемы утилизации остатков потребительских товаров. Изложенное и определило направление научных исследований. У нас это, разработка различных хозяйственных механизмов оптимизации управленческой деятельности, ее структуризация и реструктуризация; оптимизация топливоиспользования; решение экологических проблем; антикризисное управление; комплексы управленческих дисциплин финансами и их потоками; государственное управление, поскольку произошло многократное увеличение субъектов управления на гос. уровне (до сотни регионов в России), а они еще структурно ветвятся до уровня муниципалитетов.
Естественно произошел перекос в системе высшего образования. Приоритет наук, (прикладная математика) обслуживающих материальное производство упал, поскольку упало кратно само производство. Возрос на финансовые, экономические, юридические науки. Но самое главное утвердилось среди управленцев любых эшелонов власти порочное мнение, что управленец может управлять любым производством, не зная самого производства. В настоящее время, в связи с становлением логистики, как науки, появлением таких понятий как транспортные коридоры; крупные операторы перевозок; логистические центры; крупные субъекты, осуществляющие управление перевозками вновь актуализировались проблемы интенсификации транспортного процесса с наименьшими издержками, т.е. постановка, разработка и решение ЭММ по двум базовым моделям линейного программирования, но уже в современных условиях перевозок. В тоже время, требуется решать ряд проблем, связанных с обновлением средств производства. Есть две стороны этой проблемы: экономическая и научно-техническая. Это отсутствие источников обновления и современного научно -методического обоснования технико-экономических параметров флота. На транспорте это флот транспортный, технический, вспомогательный всех видов и типов. К настоящему моменту большая часть транспортного флота физически и морально устарела. Новые собственники, малые и средние предприятия лишили себя источников развития. Амортизация начисляется и растрачивается в процессе эксплуатации основных средств. Прибыль минимизируется для ухода от налогов. Поэтому дисконтированный доход не окупает новых средств производства в реальные сроки его службы при существующих процентах за кредит. Это экономическая суть проблемы. Техническая -состоит в том, что обоснование эксплуатационно-экономических характеристик транспортного флота сложная научная инженерная экономическая проблема. На эти характеристики по видам и типам судов влияет большое количество экзогенных и эндогенных параметров (грузовая база; водные пути и их гидрометеорологические характеристики; гидросооружения; ССРЗ и РЭБ и их техническое состояние; порты и вокзалы; техника и технология обслуживания транспортного флота). Поэтому технология обоснования эксплуатационно-экономических характеристик флота многопараметрическая нелинейная ЭММ. Существующая практика - это дифференцированный по этапам жизненного цикла процесс: НИОКР, т.е.; научные разработки в области теории устройства судов их проектирования, строительства, эксплуатации, ремонта, утилизации. Возможны множественные варианты создания таких ЭММ. До недавнего времени решать такие ЭММ было просто не возможно. С созданием пакетов прикладных программ в 2000-х годах «Матлаб» и «Маткад», «САЕ» предназначенных для реализации сложных технических вычислений, автоматизированного проектирования гидродинамических задач многопараметрических нелинейных ЭММ появилась реальная возможность решения сложных транспортных задач.
К настоящему времени обострилась проблема развития инфраструктуры транспорта, что явилось следствием перераспределения перевозок между различными видами транспорта. По существу, это проблема того факта, что транспортная продукция в запас создана быть не может. Создаются резервы провозной способности подвижного состава транспорта и пропускных способностей, обслуживающих этот подвижной состав. Следовательно, встает проблема соотношения этих резервов. На практике идет нарушение оптимального соотношения в сторону увеличения провозной способности подвижного состава, поскольку создание пропускных способностей обслуживающих систем чрезвычайно дорогое мероприятие по капитальным вложениям. Результат -повсеместные пробки на всех видам транспорта. Т.е. технические и коммерческие скорости транспортных потоков стремятся к нулю. Решение этих проблем также в математическом моделировании, которое является многопараметрическими и нелинейными. Решены они могут быть с применением указанного выше матобеспечения. Есть примеры успешных постановок многопараметрических нелинейных ЭММ.
Список литературы:
[1] Василий Леонтьев. Экономические эссе. Теории, исследования, факты и политика. Пер.в англ. - М. Политиздат,1990. 415 с.
[2] Кантарович Л.В. Экономический расчет наилучшего использования ресурсов. - М., Изд-во АН СССР, 1959.
[3] Савин В.И. Математические методы планирования работы флота и портов. М.: Транспорт, 1969. 169 с.
[4] Пьяных С.М. Экономико-математические методы оптимального планирования работы речного транспорта. М.: Транспорт, 1988. 153 с.
[5] Иванов В.М., Кожухарь В.И. Комплексная экономико-математическая модель обоснования годового плана перевозок и его технического обеспечения. ЦНИИЭВТ «Управление работой флота с использованием ЭВМ». М., Транспорт, 1988.
[6] Сергеева Т.С. Оптимизация транспортного обслуживания региона (на примере завоза грузов в республику Саха (Якутия)). Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата наук. Н.Новгород. 2004.
[7] Кожухарь В.И., Малышкин А.Г., Платов Ю.И. Проблемы выживания и развития предприятий внутреннего водного транспорта России. Ж-л «Речной транспорт» № 2, 2006.
[8] Варчак П.В., Кожухарь В.И., Сергеева Т.С. Проблемы сохранения амортизации и целевого использования «Амортизационного фонда». Ж-л «Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего востока», № 1. - 2012 г.
[9] Варчак П.В., Варчак А.В. Кожухарь В.И., Сергеева Т.С. Исследование зависимости соотношения пропускной способности портов и провозной способности флота от эксплуатационно-экономических параметров системы. Ж-л «Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего востока», № 1. - 2012 г.
[10] Варчак П.В., Варчак А.В., Кожухарь В.И., Сергеева Т.С. Проблемы, которые надо решать. Материалы Международной научно-практической конференции «Инновационное развитие транспортно-логистического комплекса прикаспийского макрорегиона». Издатель «Каспийский институт морского и речного транспорта» - филиал ФБОУ ВПО «ВГАВТ», 2013.
RETROSPECTIVE AND FORECAST OF MATHEMATICAL MODELLING OF THE TRANSPORT PROCESS
V. Kozhukhar, I.E. Sergeeva
Key words: mathematical modeling, transport process, linear and nonlinear programming.
Scientific research, facts, politics. The article briefly summarizes the analysis of formation and development of mathematical modelling of the transport process (ERM) in unity with the formation and development of electronic-computing facilities information processing computer. The analysis of the transformation of these areas in recent decades. The forecast of further development of the ERM on the basis of modern means of software systems «Matlab», «Madad», «SAE».
