О том, как математическое моделирование может помочь отрасли, рассказывает Станислав Воронин, руководитель направления систем бизнес-аналитики и математической оптимизации BIA Technologies.
Непростая ситуация вынуждает всех снижать затраты и максимально эффективно использовать имеющиеся ресурсы — в данном случае, вагоны и ж/д инфраструктуру. Для этого бизнесу необходимо грамотное планирование, причем, учитывая постоянно меняющиеся внешние условия (вводные для расчетов), это планирование должно осуществляться в режиме реального времени. Просчитать все возможные сценарии вручную в нынешних условиях практически невозможно, поэтому здесь в игру вступают передовые автоматизированные системы для оптимизации планирования.
В ж/д индустрии можно выделить два ключевых направления с большим потенциалом для оптимизации: планирование ж/д перевозок и планирование маневровых работ. Рассмотрим каждое из них подробнее.
Планирование ж/д перевозок
Первое направление для оптимизации — планирование ж/д перевозок для операторов железнодорожного транспорта, то есть транспортных и кэптивных компаний, которые имеют в своем распоряжении собственный парк вагонов.
Добиться существенного роста эффективности такого рода компаниям поможет внедрение многомодульной системы, осуществляющей расчеты в несколько этапов. Сначала модель на базе искусственного интеллекта (нейронной сети) составляет матрицу перевозок по расстоянию и времени на основе исторических данных и выдает прогноз времени прибытия на станцию назначения. После этого одна предиктивная модель формирует прогноз грузопотоков, а другая — предсказывает, когда подойдет время технического обслуживания и ремонта.
Наконец, оптимизационный модуль планирования анализирует данные по имеющимся заявкам на грузоперевозку, свободному ж/д транспорту, матрице перемещений, прогнозу грузопотока и прогнозу ТОиР и выдает оптимальный план распределения заявок по доступным вагонам на 1–3 месяца вперед. С точки зрения математики, здесь мы, по сути, имеем дело с классической транспортной задачей планирования, которая решается методами линейного программирования.
И это еще не всё: учитывая постоянно меняющиеся внешние факторы, в систему заложена возможность перепланирования, то есть осуществления оперативного перерасчета полученного плана железнодорожных перевозок на коротком горизонте планирования.
Описанная система помогает операторам ж/д транспорта распределять подвижной состав по заявкам, составлять оптимальные расписания движения и ремонтных работ, минимизировать время простоя и порожние пробеги (в частности, до станции техобслуживания), заранее заключать контракты с ремонтным депо по более выгодным ценам, повышать эффективность использования парка вагонов, а также сокращать выплаты владельцу инфраструктуры и различные операционные издержки.
Планирование маневровых работ
Второе важнейшее направление для оптимизации в ж/д отрасли — планирование маневровых работ и организация групповых отправок по грузополучателям/станциям назначения. Эта проблематика актуальна для крупных промышленных предприятий, которые владеют путями необщего пользования, погрузочными и сортировочными станциями.
Сначала с помощью имитационного моделирования в системе создается цифровой двойник ж/д платформы, а затем методами линейной оптимизации задаются правила по разгрузке поездов на локальной станции при заводе, а также формированию последовательности перемещения вагонов для группировки и подачи ж/д состава на станцию. Такой план может обновляться очень оперативно — до нескольких раз в день.
Что важно, система планирования отгрузок может анализировать данные из стандартной MES-системы для планирования производства, немного заглядывать вперед и определять, какие виды груза можно временно придержать на складе, чтобы затем сгруппировать по одному направлению.
Цифровое решение для планирования маневровых работ и групповых отправок гарантирует эффективное управление вагонопотоками на транспортных узлах, позволяет грузоотправителю получить скидку на ж/д тариф и сократить суммарный пробег локомотива при обработке ж/д состава примерно на 10%.
Время для оптимизации наступило
Сейчас многие политики и представители отрасли говорят об острой потребности в увеличении пропускной способности и срочной модернизации восточных ж/д магистралей, а также в наращивании парка тягового подвижного состава. Экстенсивный рост железнодорожной сети России безусловно нужен, но будем объективны: даже несмотря на то, что в декабре 2022 году власти назвали Восточный полигон ключевым проектом строительства инфраструктуры на 2023 год, на его реализацию уйдет много времени, которого у игроков индустрии сейчас, по большому счету, нет.
Именно поэтому внедрение оптимизационных IT-систем на сегодняшний день — не блажь, а настоящая необходимость. 2023 год должен пройти под знаком оптимизации во всех критически важных отраслях российской экономики, и железнодорожная отрасль обязана быть в этой очереди одной из первых.
Воронин С.
