Расчет технологических параметров порта – количества причалов, размера парка подъемно-транспортного оборудования, объема складов под хранение груза, площади под технологические зоны, длины и количества железнодорожных путей, числа мест на технологических парковках, численности работников и прочее – жестко регламентируется нормами технологического проектирования морских портов. Однако форма подачи материала в упомянутых нормах, мягко говоря, оставляет желать лучшего. Она может быть направлена на что угодно, но только не на ясность и простоту изложения.

Как следствие, у большинства студентов, обучающихся в транспортных вузах, складывается стойкое отвращение к данному предмету с путаницей перекрестных ссылок, своеобразных обозначений переменных и приводимых без вывода громоздких арифметических формул. Авторы статьи не собираются критиковать содержание норм. Но вопросы практической интерпретации теоретических расчетов требуют насущного обсуждения, поскольку конкурентоспособность, экономическая эффективность будущей работы строящихся и модернизируемых портов в значительной степени опирается на фундамент технологического проектирования, которое сегодня преподается в высшей школе.

Александр Кузнецов, д.т.н., профессор кафедры портов и грузовых терминалов Государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова;

Виктория Щербакова-Слюсаренко, к.т.н., генеральный директор ЗАО «Логистика-Терминал» и ООО «Логистический парк «Янино»

От инвесторов не стоит требовать углубленного понимания сухой цифири технологических расчетов морских портов и терминалов. Но чтобы они не лишились доверия к специалистам, связанным с технологией, им следует немного раздвинуть шоры традиционных представлений о проектировании. Всем остальным, кто интересуется вопросом и от кого тоже зависит принятие решения на разных этапах проекта, надеемся, материал также будет полезен. А начать можно с самого простого – с вероятностных значений и методической погрешности.

Определенные и случайные величины

Определенной величиной называется величина, значение которой известно и неизменно. К таковым относится, например, скорость света в вакууме, число «пи», количество причалов в конкретном порту и т.п. Определенная величина полностью описывается своим значением.

Случайной величиной называется такая величина, которая нам точно неизвестна или которая принимает значения с некоторой вероятностью. К таким величинам относится, например, скорость ветра, высота волны, размер партии груза, который прибудет в порт на судне, время этого прибытия, длительность обработки судна у причала и т.п. Эти величины должны уже описываться не одним значением, а некоторым их диапазоном с указанием вероятности значения в этом диапазоне. Условно это показано на рисунке 1.

Рис. 1. Значение определенной и случайной величины

Кривая на рисунке условно показывает вероятность того, что случайная величина примет то или иное значение около своего среднего значения. Поскольку значение определенной величины есть точка, а значение случайной величины – функция, то описание последней оказывается несколько сложнее. По этой причине люди обычно стараются избегать случайных величин и заменять их средними определенными значениями. Их не только легче понимать, но и включать в арифметические действия.

В то же время определенная величина является лишь частным случаем величины случайной и ее распространенность в природе намного шире. Это показано на рисунке 2.

Рис. 2. Определенная величина как «крайний случай случайной»

Из рисунка видно, что определенная величина – это предельный показатель случайной величины, когда вероятность отклонения от центрального значения равна нулю. Таким образом, точнее будет сказать, что узкая распространенность определенных величин есть ограниченная возможность подменить случайную величину величиной определенной, особенно без риска совершить значимую ошибку.

С учетом этого, если вам сообщают, что расчетная емкость склада составляет 20 тыс. контейнеров, – какое значение имеют в виду? Оно обеспечит прием грузовой партии стандартного судна и хранение ее в течение нормативного срока? Или судно может быть чуть-чуть побольше, а срок – чуть-чуть подлиннее? А насколько больше и/или насколько длиннее? И каковы будут последствия выхода за пределы расчетной величины? А если значение рассчитано с запасом, то каков размер этого запаса и как он будет использоваться – часто или редко?

Унифицированным ответом Заказчика на поставленные вопросы является фраза о том, что проектировщик – это эксперт, и он должен дать правильные значения, за которые должен отвечать. Наиболее частым ответом Проектировщика является ссылка на Нормы, и отвечать он готов лишь за следование им.

Оба ответа оставляют стороны вполне довольными. Заказчику не хочется самому разбираться в хитросплетениях расчетных модификаций «заветов» Норм, предлагаемых Проектировщиком, а Проектировщик не хочет брать на себя сложное решение о том, насколько полученные значения отражают предпринимательскую идею Заказчика.

Дело состоит в том, что большинство решений касаются размера ресурсов, необходимых для выполнения технологических операций. До определенного предела недостаток ресурсов не приведет к полному отказу работы порта как комплексного механизма грузообработки, но вызовет некоторые задержки или образование очередей в отдельных звеньях. Эти задержки и очереди характеризуют качество услуг, оказываемых портом.

Терминал, проектируемый для работы в условиях низкой конкуренции на рынке транспортных услуг, может позволить себе некоторые вольности с уровнем качества обслуживания. Терминал, который хочет бороться за грузопоток в условиях жесткой конкуренции, должен обеспечивать качество услуг за счет организации некоторого избыточного запаса технологических ресурсов. Но каков должен быть этот запас, может решить только заказчик, который сам не может этого решить (да простят авторам этот логический парадокс).

Проблема здесь заключается еще и вот в чем. Какие бы хитро описанные случайные величины ни содержал в качестве расчетных данных проект терминала, реализация проекта должна заменить их вполне определенными, детерминированными значениями.

«Коэффициенты незнания»

С учетом всего сказанного решение этой проблемы требует определенного сближения позиций: Проектировщик должен предоставить более точное описание расчетных величин и последствий, связанных с выбором слишком малых и слишком больших детерминированных значений в диапазоне изменения. Заказчик же должен взять на себя труд разобраться, что именно он хочет и как это желание связано с теми данными, которые предоставляет ему Проектировщик. Это проиллюстрировано на рисунке 3, где показаны вероятности возникновения дефицита и избытка технологического ресурса, выбранного по рассчитанной Проектировщиком функции вероятности.

Рис. 3. Вероятности образования избытка и дефицита ресурса

Например, дефицит складского технологического оборудования или складских площадей обычно связан с появлением очереди на обслуживание клиентов, а избыток – с простоем дорогостоящего оборудования и мощностей. И дефицит, и избыток технологического ресурса связаны с определенными потерями, и решение об их оптимальном соотношении должно приниматься Заказчиком на основе инструментов, предоставленных ему Проектировщиком.

Если Заказчик этого не требует, то Проектировщик по умолчанию (осознанно или неосознанно) принимает решение за него. Чаще всего это делается в форме принятия некоторых поправочных коэффициентов k>1, в технике именуемых коэффициентами запаса или «коэффициентами незнания», с помощью которых от средних расчетных величин надеются попасть правее границы изменения расчетных значений (рис. 4).

Рис. 4. Поправочные коэффициенты к расчетным величинам

В большинстве случаев нормативные методики строятся по принципу «всегда хватает», то есть параметры терминала выбираются из соображений избыточности ресурсов, которые должны обеспечивать выполнение самых максимальных требований к ресурсам.

Как уже было сказано выше, этот подход становится слишком грубым для проектирования современных высокотехнологичных терминалов, конкурентная операционная среда которых заставляет балансировать на острой грани между прибыльностью и убыточностью.

Современная теория и практика проектирования уже разработала адекватные и эффективные инструменты. К сожалению, внедрение этих инструментов иногда ограничивается отсутствием интереса у заказчика и всегда – противоречием с действующими Нормами.

Методические погрешности

К методическим погрешностям относится масса разнообразных факторов, как правило, сильно зависящих от структуры используемого метода. Их описание не входит в задачи данной публикации, но приведем лишь один пример, связанный с точностью расчетных параметров.

Когда в некотором проекте, скажем, контейнерного терминала, проектировщик указывает, что емкость склада составляет 11507 контейнеров, – это настораживает. Действительно, в большинстве случаев расчетной формулой является тот или иной вариант формулы Вильсона, которая связывает объем складирования Е , годовой грузопоток Q и средний срок хранения T простым соотношением Е= Q•T/365.

Если средний срок хранения принят в 7 суток, а расчетный грузопоток терминала задан на уровне 600000 контейнеров – результат действительно составит Е= Q•T/365= 600000•7/365=11506,85 контейнера.

Разработчик милостиво округляет дробные контейнеры, разумно полагая, что их хранения не требуется. Проблема только состоит в том, что точность задания исходных величин определялась двумя значащими цифрами – первой «6» в объеме грузопотока и единственной «7» в сроке хранения.

Арифметические операции не добавляют значащих цифр, и результаты вычислений должны содержать такое же их количество. Из великодушия можно добавить еще одну-две значащие цифры, но не более. Таким образом, рассмотренный пример должен был дать нам значение 11500 контейнеров.

Значение же 11507 свидетельствует всего лишь о технологическом пиетете, который разработчики испытывают к арифметическому инструментарию: это значение представляется им таким профессиональным, таким непостижимым для читающих отчет!

На самом деле, это похоже на то, когда бабушку-служительницу в зале зоологического музея спрашивают, сколько лет скелету динозавра, а она отвечает, что ему 200 миллионов и 34 года, поскольку она пришла на работу 34 года назад, и тогда ему было 200 миллионов лет.

Выводы

Мир меняется и меняется очень быстро. Транспортный мир меняется еще быстрее, и действие механизмов естественного отбора в нем становится все жестче.

Коммерческая устойчивость и конкурентоспособность транспортных терминалов во многом зависит от правильного выбора значений технологических параметров, расчет которых должен производиться новыми методами с таким инструментарием, как «мягкие вычисления», имитационные технологии, эволюционное программирование, и еще много всего. Интерпретация конечных результатов технологического проектирования требует от заказчиков изменения отношений к результатам расчетов, а от проектировщиков – изменения принципов их получения.

Первым шагом в этом направлении должно стать коренное изменение норм проектирования, которые вследствие своей архаичности ни от чего не защищают, кроме как от внедрения новых технологий.

Морские порты №5 (2017)