Разработка моделей и алгоритмов решения нового класса нестационарных транспортно-логистических задач своевременной, высокоскоростной и безопасной доставки попутных грузов с использованием взаимосвязанной системы багажных отсеков разнотипных транспортных средств с ситуационно изменяющимися массогабаритными характеристиками

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-79-00301

НазваниеРазработка моделей и алгоритмов решения нового класса нестационарных транспортно-логистических задач своевременной, высокоскоростной и безопасной доставки попутных грузов с использованием взаимосвязанной системы багажных отсеков разнотипных транспортных средств с ситуационно изменяющимися массогабаритными характеристиками

Руководитель Захаров Валерий Вячеславович, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук" , г Санкт-Петербург

Конкурс №70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-602 - Моделирование технических систем

Ключевые слова Комплексное упреждающее моделирование, проактивное управление ,наземно-авиационной транспортно-логистической системы, транспортно-логистические системы, системно-кибернетический подход, информационные технологии, метод маршрутизации попутных грузов, багажные отсеки

Код ГРНТИ50.49.31

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Главными проблемами грузовых авиаперевозок в Российской Федерации являются: дезинтеграция участников доставки грузов вследствие отсутствия методов логистики (длительная доставка груза); малоэффективная загрузка багажных отсеков воздушных судов (высокая стоимость доставки груза); высокие риски невыполнения заказа (потеря груза, порча груза – причинение ущерба грузополучателю). При этом по данным Росавиации большая часть грузовых воздушных судов изношена на 80%. Основной объем грузовых авиаперевозок около 60% перевозится на грузовых воздушных судах, остальной - около 40% в грузовых отсеках пассажирских воздушных судов. Для повышения эффективности существующих технологий авиаперевозок в грузовых отсеках пассажирских воздушных судов в рамках проекта планируется: разработка методологии (концепции, принципов, подходов), методического обеспечения (моделей, методов, алгоритмов), прототипа программного модуля решения принципиально нового класса нестационарных транспортно-логистических задач своевременной, безопасной, высокоскоростной доставки, обработки и заполнения попутными грузами взаимосвязанной системы багажных отсеков разнотипных транспортных средств (наземных и воздушных), входящих в состав наземно-авиационной транспортно-логистической системы (НАТЛС) и имеющих ситуационно изменяющиеся массогабаритные характеристики. Анализ показывает, что решение данного класса задач предполагает синтез программ управления материальными и информационными процессами и потоками в рассматриваемой наземно-авиационной транспортно-логистической системе. С формальной точки зрения данный класс задач относится к многокритериальным задачам теории расписаний большой размерности, с нестационарным неоднородным входным потоком заявок (грузов), разнотипными обслуживающими приборами (транспортными средствами), с запретами на прерывание выполняемых частично-упорядоченных работ, а также с учетом специальных пространственно-временных, технических, технологических, организационных транспортно-логистических ограничений. В настоящее время на практике в большинстве случаев данные задачи решаются вручную, что приводит к выработке и реализации неоптимальных и несвоевременных управленческих решений. Анализ показывает, что использование традиционных подходов к автоматизации решения указанных задач, основанных на существующих методах, используемых в современной теории расписаний, приводит к существенным временным вычислительным затратам, вызванным большой размерностью и комбинаторным характером исследуемых транспортно-логистических процессов. Поэтому в проекте будет предложена новая системно-кибернетической интерпретация процессов функционирования НАТЛС, на основе которой будут построены оригинальные аналитико-имитационные логико-динамические модели управления движением, каналами, потоками, ресурсами, параметрами целевых, обеспечивающих и вспомогательных операций и структурами, входящими в исследуемую систему. Главное достоинство разрабатываемого полимодельного комплекса будет состоять в том, что с его помощью можно будет с единых методологических и методических позиций описать все основные функции управления материальными и информационными процессами в НАТЛС, обеспечив, тем самым, бесшовное их взаимодействие, что особенного важно при проведении комплексной автоматизации данных функций. В проекте планируется доказать, что при решении поставленных задач синтеза комплексных программ (планов) управления целесообразно использовать необходимые условия оптимальности, полученные на основе метода локальных сечений Болтянского В.Г. В этом случае, в отличие от ранее существовавших подходов, можно будет еще до процедуры оптимизации найти в явном виде множители Лагранжа, с помощью которых учитываются основные технические и технологические ограничения в моделях синтеза программ управления. В указанной ситуации, используя разработанные в проекте методы и алгоритмы, можно будет исходные задачи синтеза комплексных программ управления материальными и информационными процессами в НАТЛС, имеющие по своей «природе» сугубо дискретно-событийный характер, преобразовать в задачи неклассического вариационного исчисления, которые, в свою очередь, с помощью принципа максимума Понтрягина Л.С. можно будет свести к нелинейной краевой задаче. Другими словами, в проекте будет предложен новый подход по преобразованию (редукции) задач выбора в дискретных пространствах к задачам выбора в конечномерных пространствах (провести динамическую декомпозицию исходных задач синтеза), что существенно упрощает в дальнейшем процедуры поиска оптимальных решений, по сравнению с традиционными подходами, используемыми при решении такого рода задач. Важно отметить, что в проекте будут разработаны комбинированные методы и алгоритмы, позволяющие не только решать непосредственно задачи синтеза программ управления материальными и информационными процессами в НАТЛС, но и, во-первых, проводить анализ возможностей получения такого решения на основе построения и аппроксимации областей достижимости обобщенных динамических систем в пространстве их системотехнических параметров, во-вторых, оценивать робастность и устойчивость синтезированных управляющих воздействий по отношению к стохастическим и интервально заданным возмущающим воздействиям. В проекте будут разработаны алгоритмы, позволяющие вычислять динамические приоритеты выполняемых в НАТЛС целевых, обеспечивающих и вспомогательных операций, определяющих возможные варианты технологии доставки, обработки и заполнения попутными грузами взаимосвязанной системы багажных отсеков разнотипных транспортных средств (наземных и воздушных) с ситуационно изменяющимися массогабаритными характеристиками. Указанные динамические приоритеты существенно отличаются от приоритетов, вычисляемых стандартными методами теории расписаний тем, что в них дополнительно в явном виде учитываются не только синтезируемая структура технологии управления перечисленными транспортно-логистическими операциями, но и параметры, используемые в моделях программного управления каналами, потоками, ресурсами, движением, структурной динамикой НАТЛС, в моделях ликвидации прерываний операций, отношения предпочтения, задаваемые соответствующими показателями качества управления.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Захаров В.В., Баранов А.Ю., Соколов Б.В. Разработка и внедрение элементов информационно-аналитической платформы для решения транспортно-логистических задач Известия высших учебных заведений. Приборостроение, 2, 66, 118-124 (год публикации - 2023)
10.17586/0021-3454-2023-66-2-118-124

2. Захаров В.В., Соколов Б.В., Кимяев И.Т. Information systems development planning based on concepts proactive control and management of viability Lecture Notes in Networks and Systems, Lecture Notes in Networks and Systems, 723, 538-545 (год публикации - 2023)
10.1007/978-3-031-35317-8_48

3. Соколов Б.В., Захаров В.В. Методологические основы создания и использования цифровых двойников сложных объектов Известия высших учебных заведений. Приборостроение, 12, Т 65,916-919 (год публикации - 2022)
10.17586/0021-3454-2022-65-12-916-919

4. Захаров В.В. Method of Dynamic Multi-Criteria Quality Assessment and Optimization for Proactive Complex Objects Functioning Schedules Lecture Notes in Networks and Systems, International Conference on Intelligent Information Technologies for Industry. – Cham : Springer Nature Switzerland, 2023. – С. 303-312. (год публикации - 2023)
10.1007/978-3-031-43792-2_29

5. Захаров В.В., Соколов Б.В., Ушаков В.А. СПЕЦИАЛЬНОЕ МОДЕЛЬНО АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЛАНИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ГРУППИРОВКИ ПОДВИЖНЫХ МОРСКИХ ОБЪЕКТОВ СЕДЬМАЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «ИМИТАЦИОННОЕ И КОМПЛЕКСНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МОРСКОЙ ТЕХНИКИ И МОРСКИХ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ» (ИКМ МТМТС-2023), Материалы конференции: "Седьмая международная научно-практическая конференция «Имитационное и комплексное моделирование морской техники и морских транспортных систем»(ИКМ МТМТС-2023) С. 96-103. (год публикации - 2023)

6. Захаров В.В., Соколов Б.В. МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ОПЕРАТИВНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ В НАЗЕМНЫХ АВИАЦИОННЫХ ТРАНСПОРТНО-ЛОГИСТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ Волгоградский государственный технический университет (Волгоград), XVI ВСЕРОССИЙСКАЯ МУЛЬТИКОНФЕРЕНЦИЯ ПО ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ (МКПУ-2023) материалы мультиконференции. В 4 т.. Том 4. Волгоград, 2023 (год публикации - 2023)

7. Соколов Б.В., Ушаков В.А., Захаров В.В. Optimal planning and scheduling of information processes during interaction among mobile objects International Journal of Production Research, С. 1-20. (год публикации - 2024)
10.1080/00207543.2024.2302388

Публикации