Моделювання багатопотокових процесів

Анотація

Моделювання багатопотокових процесів здійснюється на прикладі моделювання системи завантаження контейнеровоза під час морських перевезень. Актуальність дослідження визначається необхідністю підвищення безпеки та операційної ефективності морських перевезень. Традиційні системи планування розміщення вантажу є послідовними та нездатні ефективно управляти неперервним процесом завантаження у реальному часі. Метою роботи є розробка моделі завантаження контейнеровоза як багатопотокової системи, що забезпечує синхронізацію фізичних, логістичних та інженерних операцій.

Завантаження судна – це неперервний процес, що включає очікування, переналаштування обладнання та переміщення вантажу. У реальних умовах виникають непередбачені події. Розбиття на часові етапи дозволяє мінімізувати час простою та оптимізувати послідовність використання портових ресурсів, що прямо впливає на операційні витрати. Темпоральна декомпозиція дозволяє створити адаптивну модель, яка може швидко змінити план завантаження для наступних часових інтервалів, мінімізуючи вплив збоїв.

У статті обґрунтовано та формалізовано концепцію багатопотокового підходу, в рамках якої виділено чотири інтегровані потоки (фізичний, логістичний, інженерний та управлінський). Інноваційна цінність моделі полягає у переході від послідовної перевірки до інтегрованої багатопотоковості: управлінський потік використовує механізми програмної синхронізації (семафори, блокування) для забезпечення атомарності критичних операцій та динамічної верифікації усіх обмежень одночасно.

Запропоновано цільову функцію багатокритеріальної оптимізації, яка мінімізує зважену суму трьох ключових показників: сумарний час простою судна, кількість зайвих перестановок контейнерів та витрати на корекцію остійності. Обґрунтовано використання евристичних алгоритмів та теорії графів для знаходження оптимальних показників.

Практична цінність моделі полягає у мінімізації впливу людського фактору, підвищенні безпеки судна та скороченні часу простою в порту за рахунок інтегрованого та синхронізованого управління процесом завантаження.