Имитационная модель престакинга на контейнерном терминале морского порта

Темой исследования является одно из условий сбалансированного развития портовой инфраструктуры Российской Федерации: автоматизация и цифровизация как терминального процесса в целом, так и отдельных составляющих его технологических операций. Отмечается, что перевалка контейнеров в складской зоне является самой трудоемкой и часто выполняемой вспомогательной операцией технологического процесса любого контейнерного терминала. Поэтому разработка наиболее часто используемых систем помощи водителю мобильной перегрузочной техники на основе цифрового двойника данной операции является востребованной с точки зрения цифровизации терминала. Объектом исследования является технологический процесс перевалки контейнеров в операционных зонах терминала с формированием вспомогательных штабелей для ускорения операции передачи грузов различными видами транспорта, а также осуществления других вспомогательных операций. При этом перегружатель выполняет операцию частичного расформирования операционного штабеля с изъятием из него некоторого числа целевых контейнеров, составляющих перемещаемый во вспомогательный штабель логистический поток груза, с последующим возвратом блокирующих контейнеров назад в их прежние стеки операционного штабеля. Методом исследования в работе является моделирование сценариев в зависимости от последовательности возможных состояний моделируемого технологического процесса, используемым математическим аппаратом — автоматное программирование, инструментом моделирования — детерминированный конечный автомат. Основной целью разработки модели служит преобразование функции управления погрузчиком при выполнении операции селективного поиска контейнеров в операционном штабеле в цифровой код, т. е. отображение последовательности его возможных состояний в последовательность символов управляющей строки автомата. Результатом исследования являются цифровая имитационная модель операции селективной выемки контейнеров из операционного штабеля с реализацией схемы работы по принципу полного разбора блокирующих стеков и выемки контейнеров только из ближнего ряда, а также доказательство адекватности диаграммы переходов конечного автомата к механизму функционирования моделируемой операции. Местом использования цифровой модели операции селективной выемки контейнеров в архитектуре цифрового двойника контейнерного терминала выбрана виртуальная среда системы автоматизированного управления мобильным перегружателем, работающим в тыловой зоне. Основным преимуществом использования данного варианта конечного автомата как элемента автоматизированной системы управления мобильным перегружателем является отсутствие необходимости экстренного прерывания технологического процесса для отладки работы последнего на рабочих позициях.

1. Транспортная стратегия Российской Федерации до 2030 года с прогнозом на период до 2035 года [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/727294161 (дата обращения: 06.10.2023).

2. Кузнецов А. Л. Планирование имитационных экспериментов в задачах исследования операционных стратегий контейнерных терминалов / А. Л. Кузнецов, А. В. Кириченко, А. Д. Семенов, А. А. Радченко // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. — 2020. — № 4. — С. 105–112. DOI: 10.24143/2073-1574-2020-4-105-112.

3. Маликова Т. Е. Организация таможенного контроля на контейнерных терминалах в морских пунктах пропуска / Т. Е. Маликова // Проблемы транспорта Дальнего Востока: FERBAT‑13: материалы юбилейной десятой международной научно-практической конференции, посвященной 200‑летию адмирала Г. И. Невельского. — Владивосток: Российская академия транспорта, Дальневосточное отделение, 2013. — С. 81–83.

4. Кузнецов А. Л. Дискретно-событийное моделирование грузовых фронтов контейнерного терминала / А. Л. Кузнецов, А. В. Галин, Г. Б. Попов // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2023. — Т. 15. — № 4. — С. 589–602. DOI: 10.21821/2309-5180-2023-15-4-589-602.

5. Король Р. Г. Проектирование динамической имитационной модели мультимодальной транспортнологистической системы Дальнего Востока / Р. Г. Король, А. С. Акельев // Транспорт Азиатско-Тихоокеанского региона. — 2023. — № 4 (37). — С. 43–50.

6. Эглит Я. Я. Цифровизация контейнерных перевозок и их влияние на логистику / Я. Я. Эглит, О. Ю. Огальцова, А. В. Андорская, М. А. Шаповалова // Системный анализ и логистика. — 2019. — № 4 (22). — С. 40–46.

7. Zhou P. Anisotropic Q-learning and waiting estimation based real-time routing for automated guided vehicles at container terminals / P. Zhou, L. Lin, K. H. Kim // Journal of Heuristics. — 2023. — Vol. 29. — Pp. 207–228. DOI: 10.1007/s10732-020-09463-9.

8. Cuong T. N. Container throughput analysis and seaport operations management using nonlinear control synthesis / T. N. Cuong, H. S. Kim, X. Xu, S. S. You // Applied Mathematical Modelling. — 2021. — Vol. 100. — Pp. 320–341. DOI: 10.1016/j.apm.2021.07.039.

9. Yu H. Yard operations and management in automated container terminals: A review / H. Yu, Y. Deng, L. Zhang, X. Xiao, C. Tan // Sustainability. — 2022. — Vol. 14. — Is. 6. — Pp. 3419. DOI: 10.3390/su14063419.

10. Тимошек Е. С. Аналитический обзор моделей и методов в управлении работой флота / Е. С. Тимошек, Т. Е. Маликова // Эксплуатация морского транспорта. — 2021. — № 4 (101). — С. 38–51. DOI: 10.34046/aumsuomtl01/7.

11. Соловьева Е. Е. Оптимизация работы тыловых грузовых фронтов морских контейнерных терминалов: технологический аспект / Е. Е. Соловьева // Актуальные проблемы развития судоходства и транспорта: Материалы Национальной научно-технической конференции с международным участием. — Владивосток: Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет, 2022. — С. 146–153.

12. Кузнецов А. Л. Влияние каргоплана судна-контейнеровоза на складские операции терминала / А. Л. Кузнецов, А. Д. Семенов, H. Oja // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2021. — Т. 13. — № 2. — С. 157–168. DOI: 10.21821/2309-5180-2021-13-2-157-168.

13. Соловьева Е. Е. Исследование подходов в разработке алгоритмов управления автоматизированной системой организации поиска и выемки контейнеров / Е. Е. Соловьева // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы Пятой международной научно-технической конференции. — Петропавловск-Камчатский: Камчатский государственный технический университет, 2022. — С. 70–74.

14. Кузнецов А. Л. Анализ оптимизационных стратегий складирования контейнеров / А. Л. Кузнецов, А. Д. Семенов, А. З. Боревич // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2019. — Т. 11. — № 5. — С. 803–812. DOI: 10.21821/2309-5180-2019-11-5-803-812.

15. Кузнецов А. Л. Селективность контейнеров в различных транспортно-технологических схемах / А. Л. Кузнецов, А. Д. Семенов, А. А. Радченко // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2020. — Т. 12. — № 4. — С. 672–682. DOI: 10.21821/2309-5180- 2020-12-4-672-682.

16. Grieves M. Digital twin: manufacturing excellence through virtual factory replication. 2014. [Электронный ресурс] / M. Grieves. — Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/275211047_Digital_Twin_Manufacturing_Excellence_through_Virtual_Factory_Replication (дата обращения: 06.10.2023).

17. Радочинская А. Ж. Модель формирования для таможенных целей вспомогательного штабеля контейнеров на языке конечных автоматов / А. Ж. Радочинская, Т. Е. Маликова // Эксплуатация морского транспорта. — 2021. — № 2 (99). — С. 59–66.

18. Маликова Т. Е. Детерминированный конечный автомат поиска контейнеров в штабеле / Т. Е. Маликова, Е. Е. Соловьева, А. Ж. Радочинская // Эксплуатация морского транспорта. — 2022. — № 4 (105). — С. 91–100.

19. Соловьева Е. Е. Алгоритм управления действиями погрузчика при выборке контейнеров из операционного штабеля морского терминала / Е. Е. Соловьева, Т. Е. Маликова // Волновая электроника и инфокоммуникационные системы: Сборник статей XXVI Международная научная конференция. В 3‑х частях. — СПб.: Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, 2023. — Т. Часть 3. — С. 127–132.

20. Ганнесен В. В. Обоснование схемы технологической операции расформирования контейнерного штабеля при автоматизации рабочего цикла автопогрузчика / В. В. Ганнесен, Т. Е. Маликова, Е. Е. Петрова // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2023. — Т. 15. — № 4. — С. 603–616. DOI: 10.21821/2309-5180-2023-15-4-603-616.

21. Тимошек Е. С. Оптимизация процесса обработки транспортных судов на рейде средствами линейного программирования MATLAB / Е. С. Тимошек, Т. Е. Маликова // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2021. — Т. 13. — № 6. — С. 771–781. DOI: 10.21821/2309-5180-2021-13-6-771-781.

22. Радочинская А. Ж. Моделирование процесса обработки импортного грузопотока на контейнерном терминале в среде MATLAB / А. Ж. Радочинская, А. А. Янченко, Т. Е. Маликова // Аэрокосмическое приборостроение и эксплуатационные технологии: Сборник докладов Второй Международной научной конференции. — СПб.: Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, 2021. — С. 144–149. DOI: 10.31799/978-5–8088-1554-4-2021-2-144-149.

23. Розов Н. В. Обзор способов реализации конечного автомата на различных языках программирования / Н. В. Розов, А. И. Мартышкин // Фундаментальные и прикладные научные исследования: актуальные вопросы, достижения и инновации: сборник статей XXIV Международной научно-практической конференции: в 3 ч. — Пенза: Наука и Просвещение (ИП Гуляев Г. Ю.), 2019. — Т. Часть 2. — С. 56–60.

24. Строгонов А. Проектирование конечных автоматов с использованием пакетов расширения Stateflow и Xilinx System Generator системы Matlab/Simulink / А. Строгонов, С. Цыбин, П. Городков // Компоненты и технологии. — 2015. — № 8 (169). — С. 41–48.