Моделі, методи і засоби розв’язання багатокритеріальних та мультимодальних транспортних задач

Abstract

У роботі вирішено науково-прикладне завдання побудови моделі, а також розвитку та застосування методів розв’язання багатокритеріальних та мультимодальних транспортних задач. На основі методу мінімального елемента побудови опорних планів класичної транспортної задачі розроблено новий метод побудови таких планів для транспортної задачі з кількома засобами доставки вантажів – тобто мультимодальної транспортної задачі. Обґрунтовано модифікацію методу факторного аналізу в матричній формі – або методу матричного факторного аналізу. Цей метод застосовано для побудови цільової функції ризику багатокритеріальної мультимодальної транспортної задачі. Виконано адаптацію методів зважених коефіцієнтів та послідовних поступок для визначення компромісних опорних планів та значень критеріїв оптимізації багатокритеріальної мультимодальної транспортної задачі. Розглянуто конкретну багатокритеріальну бізнес-модель мультимодального транспортного підприємства, на основі якої теоретичні розробки підтверджено на реальних та допоміжних (модельних) даних за допомогою різних програмних засобів. Запропоновано архітектуру інформаційно-управляючої системи керування мультимодальним транспортним хабом, який пропонується створити в місті Черкасах (Україна). Показано, що в основу такої системи може бути покладена багатокритеріальна мультимодальна бізнес-модель. Наукова новизна дисертаційної роботи полягає в розробці моделей багатокритеріальних і мультимодальних транспортних задач та нових методів їх розв’язання. Зокрема, запропоновано метод побудови опорних планів мультимодальної транспортної задачі та метод матричного факторного аналізу побудови цільових функцій задачі багатокритеріальної оптимізації. Розроблено метод пошуку компромісного опорного плану багатокритеріальної одномодальної транспортної задачі – через модифікацію методів зважених коефіцієнтів та послідовних поступок. Показано, що застосування алгоритмів нових методів розв’язання досліджуваної задачі дозволяє звести багатокритеріальну мультимодальну транспортну задачу до класичної (стандартної – одномодальної з одним критерієм оптимізації) транспортної задачі. Дані методи розроблено з метою отримання кращого першого наближення при чисельному розв’язуванні багатокритеріальних та мультимодальних транспортних задач. Практична цінність одержаних результатів полягає у: створенні та обґрунтуванні прикладної бізнес-моделі логістичного підприємства (підрозділу, комплексу); удосконаленні відомих та розробці нових алгоритмів розв’язання багатокритеріальних мультимодальних транспортних задач різних типів та за допомогою різних засобів комп’ютерної математики, онлайн-сервісів та програмного забезпечення з відкритим кодом; визначенні можливості використання досліджуваної бізнес-моделі як основи для побудови інформаційно-управляючої системи керування мультимодальним транспортним хабом (підприємством, підрозділом, комплексом).

The paper regards a task to model, evolve and apply methods of solution for multicriteria and multimodal transport problems. With the minimal element method for basic planning of the classical transport problem, a new method for creating such planning in transport problem solution is worked out for several means of transport delivery, or for multimodal transport problem solution. The factor analysis method is regarded as a matrix, that is, through the method of matrix factor analysis. The latter is applied for creating the target risk function of the multimodal transport problem. Weighted coefficients methods are adapted as well as subsequent concessions to establish compromising reference planning and criteria values to optimize a multicriteria multimodal transport problem. Specified multicriteria business model of a multimodal transport enterprise is regarded, that enabled to assert theoretical conclusions for real and subsidiary (model) data through various programming means. The paper projects the structure for information managing system of monitoring a multimodal transport hub, allegedly established in Cherkasy, Ukraine. The system is supposed to be created as a multicriteria multimodal business model. Scientific novelty of the dissertation is in working out the models of multicriteria and multimodal transport problems and new methods of their solution. In particular, the paper suggests a method of constructing reference plans of the multimodal transport problem and method of matrix factor analysis for constructing objective functions in the multicriteria optimization problem. It also suggests method to search a compromising reference plan of the multicriteria one-modal transport problem, through modification of methods of weighed coefficients and successive concessions. Application of algorithms of new methods for the problem solution enables to reduce a multicriteria multimodal transport problem to a classical (or standard one-modal problem with one optimization criterion) transport problem. These methods are worked out with purpose to obtain a better first iteration in numeric solution for multicriteria and multimodal transport problems. Practical value of the results obtained lies in creating and substantiating the applied business model of a logistic company (department, complex); perfecting familiar and evolving new algorithms of solution multicriteria multimodal transport problems of various types and due to various means of computer mathematics, online services and software programming with open code; defining the possibility to apply the business model investigation as a basis for creating the informational management system of monitoring a multimodal transport hub (company, department, complex).