Планирование имитационных экспериментов в задачах исследования операционных стратегий контейнерных терминалов

A. L. Kuznetsov1, A. D. Semenov2, A. A. Radchenko1

1 — Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping,

St. Petersburg, Russian Federation

2 — Yanino Logistics Park LLC, Leningrad Region, Russian Federation

Planning simulation experiments in the tasks of studying the operational strategies of container terminals

Annotation

The solution of various operational strategies implemented using the methods of simulation modeling, in particular, experiments with the laboriousness of selecting containers from a stack, is considered. The existing methods for assessing the complexity of operations for handling containers using random variables by the methods of the Monte Carlo group are analyzed, possible inaccuracies of this method are revealed. It is noted that this method may turn out to be simplified in cases when various technological storage machines operate at the terminal. It is also possible to note one more point that does not allow this method to be fully used in the study of technological changes in the operation of the terminal due to the impossibility of conducting analysis in the long term. The article considers such a concept as a heuristic or a heuristic algorithm and its practical significance in the operational strategy of processing the cargo traffic passing through the terminal.

The article reveals such concepts as "hot" and "cold" container, as well as introduces the concept of "temperature" and the effect of this value on the duration of operations to move containers. The concept of a container terminal warehouse is given, its significance for the port complex, and the general structure of the model of a sea terminal for incoming and outgoing cargo flows is demonstrated.

The model presented in this study consists of analyzing the complexity of sampling containers from the stock using various strategies. To analyze the operation of all elements, three models are used: the labor intensity of the selection of containers from the stack, taking into account the operating temperature, taking into account the storage at a minimum height, and the theoretical model of the labor intensity of the selection, calculated according to a given formula. The simulation results are a clear comparison of strategies in favor of sampling by operating temperature.

Key words: container terminal, port complex, warehouse, cargo traffic, stack, container, heuristics, sample labor intensity, simulation, analysis of strategies.

[pic 1]

Планирование имитационных экспериментов в задачах исследования операционных стратегий контейнерных терминалов

Аннотация

Рассмотрено решение различных операционных стратегий, реализуемых с помощью использования методов имитационного моделирования, в частности имитационных экспериментов с трудоемкостью выборки контейнеров из штабеля. Проанализированы существующие методы оценки трудоемкости операций по обработке контейнеров с помощью случайных величин методами группы Монте-Карло, выявлены возможные неточности данного метода. Отмечается, что данный метод возможно окажется упрощенным в случаях, когда на терминале работают различные технологические складирующие машины. Также можно отметить еще один момент, не позволяющий данному методу полностью быть использованным в изучении технологических изменений работы терминала в связи невозможностью проведение анализа в длительной перспективе. Рассматривается такое понятие, как эвристика или эвристический алгоритм и его практическое значение в операционной стратегии обработки проходящего через терминал грузопотока.

В статье раскрываются такие понятия, как «горячий» и «холодный» контейнер, а также вводится понятие «температура» и влияние данной величины на длительность операций по перемещению контейнеров в стоке. Дается понятие склада контейнерного терминала, его значение для портового комплекса, также демонстрируется общая структура модели морского терминала при входящем и исходящем грузопотоках.

Представленная в данном исследовании модель состоит из анализа трудоемкости выборки контейнеров из стока при использовании различных стратегий. Для анализа работы всех элементов используются три модели: трудоемкость выборки контейнеров из штабеля с учетом операционной температуры, с учетом складирование при минимальной высоте и теоретическая модель трудоемкости выборки, рассчитанная по заданной формуле. Результатами моделирования являются наглядное сравнение стратегий в пользу выборки по операционной температуре.

Ключевые слова: контейнерный терминал, портовый комплекс, склад, грузопоток, штабель, контейнер, эвристика, трудоемкость выборки, имитационное моделирование, анализ стратегий.

Введение (Introduction)

Проблемы планирования экспериментов при моделировании

Трудоемкость операций по обработке контейнеров на терминалах обычно оценивают в количестве движений [1] [2] [3] [5]. Для перехода к коммерческим и операционным характеристикам, необходимым для планирования и управления работой терминала, требуется учитывать время выполнения каждого движения. При использовании аналитического подхода выделять отдельные операции не представляется возможным, и вместо этого используется полученное тем или иным способом среднее время выполнения движения. Для получения искомых характеристик как случайных величин, что требует практика современного проектирования и управления,  в основном используется методы группы Монте-Карло[1] [2] [3] [8] [9]. По сути, эти методы являются попыткой подстановки индивидуальных значений различных параметров, частота которых определяется их интегральной вероятностью, устанавливаемой заданными параметрами предполагаемых распределений.  В некотором смысле эта генерация частных значений является действием, прямо противоположным обобщению, проведенному на первом этапе.