Моделювання багатопотокових процесів
Multi-stream processes modeling is carried out on the example of a container ship loading system modeling during maritime transportation. The relevance of the study is determined by the need to improve the safety and operational efficiency of maritime transportation. Traditional cargo placement plan...
Saved in:
| Date: | 2025 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Kamianets-Podilskyi National Ivan Ohiienko University
2025
|
| Online Access: | http://mcm-tech.kpnu.edu.ua/article/view/344998 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences |
Institution
Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences| _version_ | 1856543289385156608 |
|---|---|
| author | Пилипюк, Тетяна Щирба, Віктор |
| author_facet | Пилипюк, Тетяна Щирба, Віктор |
| author_sort | Пилипюк, Тетяна |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-12-22T08:32:29Z |
| description | Multi-stream processes modeling is carried out on the example of a container ship loading system modeling during maritime transportation. The relevance of the study is determined by the need to improve the safety and operational efficiency of maritime transportation. Traditional cargo placement planning systems are sequential and unable to effectively manage the continuous loading process in real time. The aim of the work is to develop a model of container ship loading as a multi-stream system that ensures synchronization of physical, logistical and engineering operations.
Loading a ship is a continuous process that involves waiting, reconfiguring equipment, and moving cargo. Unforeseen events occur in real-world conditions. Time-phased scheduling allows for minimizing downtime and optimizing the sequence of port resource use, which directly impacts operating costs. Temporal decomposition allows for the creation of an adaptive model that can quickly change the loading plan for subsequent time intervals, minimizing the impact of disruptions.
The concept of a multi-stream approach, within which four integrated flows (physical, logistical, engineering, and management) are distinguished, is substantiated and formalized in the article. The innovative value of the model lies in the transition from sequential verification to integrated multithreading: the management flow uses software synchronization mechanisms (semaphores, locking) to ensure the atomicity of critical operations and dynamic verification of all constraints simultaneously.
A multi-criteria optimization objective function is proposed that minimizes the weighted sum of three key indicators: total vessel downtime, number of unnecessary container rearrangements and ship stability correction costs. The use of heuristic algorithms and graph theory to find optimal indicators is justified.
The practical value of the model is in minimizing the impact of the human factor, increasing vessel safety and reducing port downtime through integrated and synchronized loading process management. |
| first_indexed | 2026-02-08T08:00:51Z |
| format | Article |
| id | mcmtechkpnueduua-article-344998 |
| institution | Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences |
| language | English |
| last_indexed | 2026-02-08T08:00:51Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Kamianets-Podilskyi National Ivan Ohiienko University |
| record_format | ojs |
| spelling | mcmtechkpnueduua-article-3449982025-12-22T08:32:29Z Multi-Stream Process Modeling Моделювання багатопотокових процесів Пилипюк, Тетяна Щирба, Віктор Multi-stream processes modeling is carried out on the example of a container ship loading system modeling during maritime transportation. The relevance of the study is determined by the need to improve the safety and operational efficiency of maritime transportation. Traditional cargo placement planning systems are sequential and unable to effectively manage the continuous loading process in real time. The aim of the work is to develop a model of container ship loading as a multi-stream system that ensures synchronization of physical, logistical and engineering operations. Loading a ship is a continuous process that involves waiting, reconfiguring equipment, and moving cargo. Unforeseen events occur in real-world conditions. Time-phased scheduling allows for minimizing downtime and optimizing the sequence of port resource use, which directly impacts operating costs. Temporal decomposition allows for the creation of an adaptive model that can quickly change the loading plan for subsequent time intervals, minimizing the impact of disruptions. The concept of a multi-stream approach, within which four integrated flows (physical, logistical, engineering, and management) are distinguished, is substantiated and formalized in the article. The innovative value of the model lies in the transition from sequential verification to integrated multithreading: the management flow uses software synchronization mechanisms (semaphores, locking) to ensure the atomicity of critical operations and dynamic verification of all constraints simultaneously. A multi-criteria optimization objective function is proposed that minimizes the weighted sum of three key indicators: total vessel downtime, number of unnecessary container rearrangements and ship stability correction costs. The use of heuristic algorithms and graph theory to find optimal indicators is justified. The practical value of the model is in minimizing the impact of the human factor, increasing vessel safety and reducing port downtime through integrated and synchronized loading process management. 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. Kamianets-Podilskyi National Ivan Ohiienko University 2025-12-01 Article Article application/pdf http://mcm-tech.kpnu.edu.ua/article/view/344998 10.32626/2308-5916.2025-28.71-83 Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences; 2025: Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences. Issue 28; 71-83 Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Технічні науки ; 2025: Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Технічні науки. Випуск 28; 71-83 2308-5916 10.32626/2308-5916.2025-28 en http://mcm-tech.kpnu.edu.ua/article/view/344998/336502 Авторське право (c) 2025 Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Технічні науки |
| spellingShingle | Пилипюк, Тетяна Щирба, Віктор Моделювання багатопотокових процесів |
| title | Моделювання багатопотокових процесів |
| title_alt | Multi-Stream Process Modeling |
| title_full | Моделювання багатопотокових процесів |
| title_fullStr | Моделювання багатопотокових процесів |
| title_full_unstemmed | Моделювання багатопотокових процесів |
| title_short | Моделювання багатопотокових процесів |
| title_sort | моделювання багатопотокових процесів |
| url | http://mcm-tech.kpnu.edu.ua/article/view/344998 |
| work_keys_str_mv | AT pilipûktetâna multistreamprocessmodeling AT ŝirbavíktor multistreamprocessmodeling AT pilipûktetâna modelûvannâbagatopotokovihprocesív AT ŝirbavíktor modelûvannâbagatopotokovihprocesív |