Анотація до роботи:

Прокудін Г.С. Моделі та методи оптимізації вантажних перевезень в транспортних системах – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.22.01 – транспортні системи. – Національний транспортний університет Міністерства освіти і науки України, Київ, 2009.

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і практичних методів оптимального планування і маршрутизації вантажних перевезень у транспортних системах, які враховують обмеження на пропускні здатності їх транспортних вузлів і комунікацій, незбалансованість обсягів вантажів, що перевозяться, взаємодію в різних комбінаціях усіх видів транспорту при здійсненні сумісних перевезень вантажу, розмірність розв'язуваних транспортних завдань і ряд інших.

Актуальність теми дисертаційної роботи полягає у тому, що в ній міститься комплекс науково-практичних досліджень, які дозволяють вирішити проблему оптимального управління вантажними перевезеннями в транспортних системах шляхом використання нових матрично-мережевої моделі і методів здійснення оптимальних перевезень вантажів у транспортних системах з урахуванням їх пропускних можливостей.

Основні наукові і практичні результати дисертації впроваджені в учбовий процес ряду провідних вищих навчальних закладів Міністерства освіти і науки України.

Представлена в дисертаційній роботі матрично-мережева модель по управлінню вантажними перевезеннями в транспортній системі України з відповідною інструментальною базою даних про характеристики її транспортних вузлів і комунікацій, реалізована у вигляді відповідного програмного забезпечення й пройшла апробацію і впровадження на окремих транспортних підприємствах Міністерства транспорту та зв'язку України.

Дисертація присвячена вирішенню важливої наукової проблеми розробки теоретичних основ та практичних методів оптимальної маршрутизації вантажних перевезень у ТСУ на прикладі організації комплексних перевезень вантажів на автомобільному, залізничному, водному та авіаційному видах транспорту.

У ринкових умовах господарювання практично всі підприємства потребують професійного підходу до управління перевізними процесами в організаційному розвитку для забезпечення конкурентоздатності із зарубіжними підприємствами та організаціями. Тому наведені в дисертації дослідження, особливо після входження України до світової організації торгівлі, набувають особливої актуальності.

1. У результаті проведених з єдиних системних позицій досліджень встановлено, що у важливій проблемі національної економіки щодо управління вантажними перевезеннями в ТС відсутні відповідні моделі і методи оптимізації перевезень вантажів для ТМ різної структури і розмірності, які враховують обмеження на пропускні здатності її транспортних вузлів і комунікацій, на незбалансованість обсягів перевезень, на взаємодію різних видів транспорту при здійсненні комплексних перевезень неоднорідних вантажів.

2. Здійснений, з урахуванням світового досвіду, аналіз існуючих наукових підходів та діючих моделей і методів по управлінню перевезеннями вантажів у ТС виявив недоліки, які істотно обмежують, а іноді й не вирішують окремі практичні задачі, пов'язані з транспортуванням вантажів і полягають у наступному:

обмеженість по розмірності класу розв'язуваних задач;

більшість методів (алгоритмів) розв'язання не піддаються чіткій формалізації;

рішення задач можливе лише із заздалегідь заданою матрицею транспортних кореспонденцій;

відсутність у методах урахування існуючих обмежень на пропускні здатності транспортних вузлів і комунікацій, на незбалансованість по обсягах перевезень і застосування взаємодії різних видів транспорту при організації транспортування вантажів.

3. Запропонований новий підхід до вирішення проблеми управління вантажними перевезеннями в ТС, який передбачає використання МММ представлення і оптимізації вантажних перевезень у ТМ. МММ за рахунок широкого застосування методів і алгоритмів обчислювальної математики, сучасних інформаційних технологій дозволяє усунути більшість недоліків в існуючих наукових підходах та діючих моделях і методах по управлінню перевезеннями вантажів в ТС.

4. Обгрунтовано науково-методичні основи оптимальної маршрутизації вантажних перевезень у ТС, які припускають виконання послідовності наступних етапів:

• зведення всіх окремих ділянок ТМ до єдиної матриці транспортних кореспонденцій;

• визначення на цій матриці найкоротших відстаней між усіма постачальниками і споживачами вантажів, що перевозяться;

• розрахунок оптимального плану перевезень вантажів з урахуванням реальних умов і пропускних спроможностей аналізованої ТМ;

• доведення до учасників перевізного процесу оптимального плану перевезень вантажів і відповідні маршрути транспортування вантажів.

5. Вперше побудована модель процесу перевезень вантажів на ТМ, яка враховує наявність пропускних здатностей транспортних вузлів і комунікацій ТС, а також перевезення декількох вантажів. Здійснення перевезень неоднорідних вантажів у ТС повністю враховує всі обмеження і різні умови, які виникають у процесі оптимізації перевезень декількох вантажів на ТМ.

6. Отримані в результаті досліджень нові методи:

метод мінімального вузла постачання-споживання вантажу побудови опорного плану транспортних перевезень;

метод усунення виродження опорних планів транспортних перевезень, названий методом перестановок і оснований на використанні сучасних засобів обчислювальної техніки й інформаційних технологій;

методи графів і матричний для пошуку найкоротших відстаней на ТМ, які є основою перетворення мережевих моделей представлення перевезень у ТС в матричні моделі;

методи найменших елементів і потенціалів, які застосовуються при розв'язанні мережевих ТЗ з обмеженнями на пропускні здатності транспортних комунікацій.

метод розв'язання ТЗ про призначення, названий комбінаторним методом. На його основі представлений новий підхід до розв'язання нестандартних ТЗ про призначення, названих у такий спосіб по-перше, у випадку неспівпадання кількості виділених Тз кількості запланованих планом перевезень ТР, і по-друге, у випадку заборони виконання окремими Тз окремих ТР;

методика по використанню методу потенціалів при плануванні перевезень за критерієм часу;

спосіб зведення ТЗ до виду загальної задачі лінійного програмування.

7. Розроблені автоматизована система аналізу митної термінальної мережі масового обслуговування та система моделювання міжнародних вантажних автомобільних перевезень на митному терміналі, які передбачають адекватне реагування на виникаючі в процесі функціонування митного терміналу ситуацій та забезпечення оптимального процесу обслуговування вимог. Ці системи були впроваджені на державному підприємстві “Служба міжнародних автомобільних перевезень”, що забезпечило мінімальні витрати часу на обслуговування транспортних засобів та збільшило пропускну здатність системи. Це дозволило скоротити час обслуговування на митному терміналі Тз до 14%.

8. Розроблена модель знаходження оптимальної кількості НРП та їх переформування при роботі АС, а також визначені основні принципи побудови імітаційних моделей у ТС на прикладі навантажувально-розвантажувального комплексу АС.

9. Спроектована БД усіх видів транспорту перетворюється у відповідні матриці транспортних кореспонденцій. Матричне представлення перевізного процесу, у свою чергу, дозволяє описати його у вигляді відповідної математичної моделі і застосувати при її аналізі й обробці методи і засоби сучасних інформаційних технологій. Запропонований на основі цієї моделі ПІК знаходження оптимальних планів перевезень вантажів на ТСУ дозволяє з усіх існуючих варіантів перевезення вантажів вибрати найбільш дешеві за двома режимами оптимізації перевезення вантажів – або за критерієм вартості, або за критерієм часу – з урахуванням усіх існуючих обмежень на пропускні здатності транспортних вузлів і комунікацій ТСУ та взаємодії різних видів транспорту.

10. Достовірність теоретичних результатів дисертаційного дослідження підтверджена їх ефективним застосуванням на окремих підприємствах Міністерства транспорту та зв'язку України. Теоретичні та методичні результати роботи також були використані при підготовці навчально-методичних розробок.

Публікації автора:

Монографія

Прокудін Г.С. Моделі і методи оптимізації перевезень у транспортних системах / Нац. транс. ун-т. – К.: НТУ, 2006. – 224 с. – Бібліогр.: с. 217–222.

Статті у фахових виданнях

1. Прокудин Г.С., Шаламова О.В. Автоматизированная система учета авиационных перевозок // Автоматизированные системы обработки информации: Сб. научн. трудов. – К.: КМУГА, 1996. – С. 65–67.

2. Прокудин Г.С., Чичирко А.Н. Один из подходов к проблеме составления расписания движения воздушных судов // Автоматика – 98: Сб. научн. трудов. – К.: НТУУ "КПИ", 1998. – Част. 3. – С. 257–262.

3. Прокудін Г.С. Модифікація методу Дейкстри стосовно розв’язання сітьових транспортних задач // Вісник НТУ та ТАУ. – К.: НТУ, 2002. – № 7. – С. 195–198.

4. Прокудін Г.С., Білоус С.О. Один з підходів до вирішення сітьової транспортної задачі // Безпека дорожнього руху України. – К.: ТОВ “Журнал “Радуга”, 2003. – № 1–2(15). – С. 52–56.

5. Прокудін Г.С., Білоус С.О. Комбінаторний спосіб рішення транспортних задач про призначення // Безпека дорожнього руху України. – К.: ТОВ “Журнал “Радуга”, 2003. – № 3–4(16). – С. 105–108.

6. Четверухін Б.М., Прокудін Г.С., Білоус С.О. Оптимізація перевезень вантажів у сітьовій постановці // Вісник НТУ. – К.: НТУ, 2003. – № 8. – С. 93–100.

7. Прокудин Г.С. Анализ сетевых методов построения кратчайших путей // Автомобильный транспорт: Сб. науч. трудов. – Х.: ХНАДУ, 2003. – № 13.– С. 304–308.

8. Прокудін Г.С. Аналіз на чутливість моделей транспортних задач // Системні методи керування, технологія та організація виробництва, ремонту і експлуатації автомобілів. – К.: НТУ, 2003. – № 17. – С. 129–132.

9. Прокудін Г.С., Дзюба О.М. Використання методу транспортних потенціалів при плануванні перевезень за критерієм часу // Безпека дорожнього руху України. – К.: ТОВ “Журнал “Радуга”, 2004. – № 3(18). – С. 57–63.

10. Четверухін Б.М., Прокудін Г.С., Пономаренко Л.А. Оптимізація структур циклів світлофорного регулювання на ізольованих перехрестях // Безпека дорожнього руху України. – К.: ТОВ “Журнал “Радуга”, 2004. – № 1–2(17). – С. 120–127.

11. Прокудин Г.С. Методы решения открытых транспортных задач // Вестник ХНАДУ: Сб. науч. тр. – Х.: ХНАДУ, 2004. – № 24. – С. 84–86.

12. Четверухін Б.М., Прокудін Г.С. Моделі та алгоритми розв’язання сітьових транспортних задач великої розмірності // Автошляховик України. Окремий випуск Вісника Північного наукового центру ТАУ. – К.: ТАУ, 2004. – № 7. – С. 11–15.

13. Прокудін Г.С., Ящук О.В. Оптимізація перевезень на транспортній мережі з обмеженнями на пропускні спроможності комунікацій // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво: Зб. наук. праць. – К.: НТУ, 2004. – № 68. – С. 185–194.

14. Прокудін Г.С. Новий підхід до рішення сітьових транспортних задач // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво.– К.: НТУ, 2004.– № 70. – С. 128–134.

15. Прокудін Г.С., Куницька О.М. Аналіз митної термінальної мережі масового обслуговування // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво: Зб. наук. праць. – К.: НТУ, 2004. – № 71. – С. 127–133

(у моделі оптимізації міжнародних автомобільних вантажних перевезень на митному терміналі здобувачу належить розробка математичної моделі функціонування системи).

16. Прокудін Г.С. Використання рекурсивних процедур при розв‘язанні транспортних задач про призначення // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво: Зб. наук. праць. – К.: НТУ, 2004. – № 72. – С. 112–118.

17. Прокудін Г.С., Дехтярук М.Т. Імітаційне моделювання у транспортних системах // Вісник НТУ. – К: НТУ, 2004. – № 9. – С. 181–189.

18. Прокудин Г.С. Модель комплексных перевозок в транспортных системах // Проблеми інформатизації та управління: Зб. наук. праць. – К.: НАУ, 2005. – № 12. – С. 138–142.

19. Прокудин Г.С. Методы оптимизации перевозок в транспортных сетях // Проблеми інформатизації та управління: Зб. наук. пр. – К.: НАУ, 2005. – № 13. – С. 88–97.

20. Прокудін Г.С., Кривенко І.В. Застосування аналітико-статистичних моделей аналізу роботи автоматизованих складів // Вісник НТУ. – К.: НТУ, 2006. – № 11. – С. 351–356.

21. Прокудін Г.С., Дехтярук М.Т., Білоус С.О. Приклад побудови імітаційних моделей у транспортних системах // Управління проектами, системний аналіз і логістика. – К.: НТУ, 2006. – № 3. – С. 121–129.

22. Прокудін Г.С. Симплексний метод розв'язання відкритих транспортних задач // Вісник НТУ. – К.: НТУ, 2006. – № 13. – С. 121–127.

23. Прокудін Г.С. Розв'язання мережевих транспортних задач у середовищі Excel // Проблеми транспорту. – К.: НТУ, 2007. – № 4. – С. 23–30.

24. Прокудін Г.С. Розв‘язання нестандартних транспортних задач про призначення // Оптимизация производственных процессов: Сб. науч. трудов. – Севастополь: СевНТУ, 2007. – № 10. – С. 111–115.

25. Прокудін Г.С. Імітаційне моделювання вантажних перевезень на митному терміналі // Проблеми транспорту. – К.: НТУ, 2008. – № 5. – С. 139–152.

26. Прокудін Г.С. Організація перевезень вантажів на ТМ з обмеженнями на пропускні здатності її вузлів і комунікацій // Вісник НТУ. – К.: НТУ, 2007. – № 14. – С. 152–161.

27. Прокудін Г.С. Приклад організації вантажних перевезень на транспортній мережі України // Управління проектами, системний аналіз і логістика. – К.: НТУ, 2008. – № 5. – С. 150–158.

28. Прокудін Г.С., Кузьмичов А.І. Електронно-табличне математичне моделювання задач оптимального розвитку комунікаційних мереж // Автошляховик України. Окремий випуск Вісника Центрального наукового центру ТАУ. – К.: ТАУ, 2008. – № 11. – С. 48–52.

Публікації в інших періодичних науково-практичних виданнях

1. Прокудін Г.С., Чичирко А.М. Дослідження та розробка алгоритмічного забезпечення задачі складання розкладу руху літаків // Економіка і управління. – К.: ЄУФІМБ, 1998. – № 1(5). – С. 95–98.

2. Прокудін Г.С., Міхайленко В.М., Чіпіга О.Г. Моделі і методи лінійного програмування і оптимізації управління транспортуванням // Економіка і управління. – К.: ЄУФІМБ, 1999. – № 3(4). – С. 68–77.

3. Прокудин Г.С. Некоторые особенности решения открытой транспортной задачи основным распределительным методом // Інформаційні технології в економіці, менеджменті і бізнесі. Проблеми науки, практики і освіти: Зб. наук. праць. – К.:ЄУФІМБ, 2000. – С. 164–169.

4. Прокудин Г.С., Билоус С.А. Оптимизация перевозок при несбалансированности транспортной системы // Інформаційні технології в економіці, менеджменті і бізнесі. Проблеми науки, практики і освіти: Зб. наук. праць. – К.: ЄУ, 2002. – С. 13–17.

5. Прокудін Г.С., Білоус С.О. Один із підходів до рішення сітьової транспортної задачі // Інформаційні технології в економіці, менеджменті і бізнесі. Проблеми науки, практики і освіти: Зб. наук. праць. – К.: ЄУ, 2003. – С. 277–283.

6. Прокудін Г.С. Нові методи рішення сітьових транспортних задач // Інформаційні технології в економіці, менеджменті і бізнесі. Проблеми науки, практики і освіти: Зб. наук. праць. – К.: ЄУ, 2004. – С. 328–332.

7. Прокудин Г.С. Один из методов повышения безопасности движения на перекрёстках // Prawno-ekonomiczne i techniczne aspekty bezpieczenstwa w ruchu drogowym: II miedzynarodowа konferencjy naukowa, 10-11 grudnia 2004 r. – Rzeszow, Politechnika Rzeszowska, 2004. – С. 313–320.

8. Прокудін Г.С. Нові методи рішення сітьових транспортних задач // Тези доповідей 60–ї наукової конференції професорсько–викладацького складу і студентів НТУ. – К.: НТУ, 2004. – С. 126.

9. Прокудін Г.С. Використання рекурсивних процедур при розв’язанні транспортних задач про призначення // Тези доповідей міжнародної науково–технічної конференції “Сучасні проблеми та перспективи розвитку дорожньо-будівельного комплексу України”. – К.: НТУ, 2004. – С. 25.

10. Прокудін Г.С., Дзюба О.М. Оптимізація транспортних перевезень в мережній постановці за критерієм часу // Інформаційні технології в економіці, менеджменті і бізнесі. Проблеми науки, практики і освіти: Зб. наук. праць. – К.: ЄУ, 2005. – С. 79–86.

11. Прокудін Г.С., Куницька О.М. Застосування методу імітаційного моделювання при аналізі структури митного прикордонного пункту як мережі масового обслуговування // Тези доповідей 61–ї наукової конференції професорсько–викладацького складу і студентів НТУ. – К.: НТУ, 2005. – С. 151.

12. Прокудін Г.С., Дмитрієв М.М. Новий метод знаходження найкоротших шляхів на графі // Ринок послуг комплексних транспортних систем та прикладні проблеми логістики: 8 Міжнар. науково-практ. конф., жовтень 2006 р. – К.: Мінтрансзв’язку України, 2006. – С. 105–110.

13. Прокудин Г.С., Бортницкий Е.В. Система принятия решений по осуществлению перевозок в открытых транспортных задачах // Інформаційні технології в економіці, менеджменті і бізнесі. Проблеми науки, практики і освіти: Зб. наук. праць. – К.: ЄУ, 2006. – С. 191–194.

14. Прокудін Г.С., Ящук О.В. Один вантаж на мережі з обмеженнями на пропускні спроможності // Інформаційні технології в економіці, менеджменті і бізнесі. Проблеми науки, практики і освіти: Зб. наук. праць. – К.: ЄУ, 2006. – С. 206 –210.

15. Прокудін Г.С., Білоус С.О. Рішення транспортної задачі реалізації комплексних перевезень неоднорідних вантажів // Тези доповідей 62–ї наукової конференції професорсько–викладацького складу і студентів НТУ. – К.: НТУ, 2006. – С. 146.

16. Прокудін Г.С., Дмитрієв М.М. Розв‘язання нестандартних транспортних задач про призначення // Ринок послуг комплексних транспортних систем та прикладні проблеми логістики: 9 Міжнар. науково-практ. конф., жовтень 2007 р. – К.: Мінтрансзв’язку України, 2007. – С. 76–81.

17. Прокудин Г.С., Фалилеев А.В. Разработка алгоритмического и программного обеспечения решения транспортной задачи по критерию времени в сетевой постановке // Інформаційні технології в економіці, менеджменті і бізнесі. Проблеми науки, практики і освіти: Зб. наук. праць. – К.: ЄУ, 2007.– С. 97–101.

18. Прокудин Г.С., Білоус С.О. Перспективні розрахунки розвитку транспортних мереж // Тези доповідей 63–ї наукової конференції професорсько–викладацького складу і студентів НТУ. – К.: НТУ, 2007. – С. 157.

19. Прокудін Г.С., Ігнацевич М.М. Аналіз митної термінальної мережі масового обслуговування // Інформаційні технології в економіці, менеджменті і бізнесі. Проблеми науки, практики і освіти: Зб. наук. праць. – К.: ЄУ, 2007. – С. 246–254.

20. Прокудін Г.С., Дзюба О.М. Особливості застосування методу потенціалів для пошуку найменшого часу здійснення перевезень на автомобільному транспорті // Тези доповідей 64–ї наукової конференції професорсько–викладацького складу і студентів НТУ. – К.: НТУ, 2008. – С. 176.

21. Прокудін Г.С., Дехтярук М.Т. Моделювання вантажних перевезень на митному терміналі // Ринок послуг комплексних транспортних систем та прикладні проблеми логістики.: 10 Междунар. науково-практичної конф., жовтень 2008 р. – К.: Мінтрансу та зв’язку України, 2008. – С. 120–124.

22. Теоретичні основи оптимальної маршрутизації перевезень в ТС України: Звіт о НДР (заключн.) / Націон. транс. ун-т. – № ДР 0105U000662; ДО № 0208U000150. – К.: 2008. – 123 с.

Свідоцтва про внесення суб'єкта підприємницької діяльності до Реєстру виробників та розповсюджувачів програмного забезпечення

1. Програмно-інструментальний комплекс оптимізації вантажних перевезень на транспортній системі України: Серія ВР. № 00941. Україна. МОН / Г.С. Прокудін, М.М. Дмитрієв – Ід. код 02070915; Заявл. 18.06.08; Опубл. 25.06.08. – 60 с.

2. Програма пошуку найкоротших відстаней на транспортній мережі за допомогою методу графів: Серія ВР. № 00935. Україна. МОН / Г.С. Прокудін, М.М. Дмитрієв – Ід. код 02070915; Заявл. 18.06.08; Опубл. 25.06.08. – 13 с.

3. Система підтримки прийняття рішень по оптимальному управлінню не збалансованими вантажними перевезеннями: Серія ВР. № 00932. Україна. МОН / Г.С. Прокудін, М.М. Дмитрієв – Ід.код 02070915; Заявл. 18.06.08; Опубл. 25.06.08. – 66 с.

4. Програмний комплекс оптимізації вантажних перевезень симплексним методом: Серія ВР. № 00933. Україна. МОН / Г.С. Прокудін, М.М. Дмитрієв – Ід. код 02070915; Заявл. 18.06.08; Опубл. 25.06.08. – 10 с.

5. Програмний комплекс розв'язання нестандартних транспортних задач про призначення: Серія ВР. № 00934. Україна. МОН / Г.С. Прокудін, М.М. Дмитрієв – Ід. код 02070915; Заявл. 18.06.08; Опубл. 25.06.08. – 17 с.

6. Програма пошуку найкоротших відстаней на транспортній мережі за допомогою матричного методу: Серія ВР. № 00942. Україна. МОН / Г.С. Прокудін, М.М. Дмитрієв – Ід. код 02070915; Заявл. 18.06.08; Опубл. 25.06.08. – 7 с.

7. Програма раціональної організації роботи митного термінала: Серія ВР. № 00936. Україна. МОН / Г.С. Прокудін, М.М. Дмитрієв – Ід. код 02070915; Заявл. 18.06.08; Опубл. 25.06.08. – 21 с.

8. Програма оптимізації руху транспортних засобів на перехрестях дорожньо-вуличної мережі: Серія ВР. № 00938. Україна. МОН / Г.С. Прокудін, М.М. Дмитрієв – Ід. код 02070915; Заявл. 18.06.08; Опубл. 25.06.08. – 8 с.