Очевидно, что процесс ОПТМ будет наиболее эффективным (оптимальным), если суммарные затраты, вызываемые простоем машин на ремонтах и содержанием ремонтной базы, будут минимальными.

Оптимизация процесса ОПТМ предусматривает несколько этапов: содержательное описание, формализацию, построение математической модели и исследование процесса на модели с целью определения оптимальных его параметров.

Содержательное описание должно включать результаты детального анализа реального процесса, изучения закономерностей возникновения требований на ТО и Р и их выполнения, количественные характеристики парка ПТМ и ремонтной базы, результаты статистических исследований и наблюдений за функционированием системы ТЭ в портах.

Формализация процесса базируется на содержательном описании и является промежуточным этапом построения математической модели. На этом этапе процесс определенным образом упрощают, схематизируют; из множества факторов, влияющих на процесс, выделяют сравнительно небольшое количество важнейших из них. Процесс графически представляют в виде формализованной схемы, содержащей основные элементы процесса.

Математическая модель представляет собой систему соотношений, связывающих исходные данные и параметры процесса о показателями его эффективности. Математическая модель — это результат описания формализованной схемы процесса; с помощью того или иного математического аппарата. При этом происходит дальнейшая формализация процесса.

Формализация процесса ОПТМ проведена с помощью методов теории массового обслуживания. На формализованной схеме процесса ОПТМ (рис. 1) условно геометрическими фигурами изображены основные элементы: парк ПТМ как источник требований, очереди машин, ожидающих обслуживания, и обслуживающие системы (ОС).

Поток требований от парка ПТМ поступает в ремонтную сеть, представляющую собой совокупность обслуживающих систем.

Особенности ремонтной сети следующие:
1) обслуживающие системы подразделяют на 4 типа в соответственно основным ремонтным специальностям: слесарные, электромонтерские, электросварочные и станочные. Количество ОС каждого типа зависит от состава машинного парка;
2) ремонтная сеть — сложная стохастическая сеть, ОС которой могут функционировать и параллельно, и последовательно в зависимости от характеристик поступившего требования;
3) обслуживающие системы ремонтной сети являются однофазными многоканальными системами массового обслуживания с ожиданием без ограничения
Дисциплина очереди во всех ОС одинакова — требования на HP обладают приоритетом перед требованиями на ТО-2 (q); требования одного вида направляют на обслуживание в порядке их поступления на очередь.
4) число каналов обслуживания в каждой ОС (количество требований, которое можно обслуживать одновременно) при постоянной численности рабочих является переменным и зависит от характеристик поступающих требований;
5) распределение персонала ОС по сменам в течение недели неравномерно, в результате чего интенсивность обслуживания требований в каждой ОС дискретно изменяется в моменты перевода обслуживания от смены к смене;
6) общая продолжительность нахождения требования в ремонтной сети и длительность его обслуживания каждой ОС носит случайный характер и зависит от содержания и трудоемкости требования и наличия свободного персонала в период пребывания требования в ремонтной сети;
7) наличие определенного резерва подъемно-транспортных машин приводит к тому, что порт несет убытки не по всем машинам, находящимся в ремонтной сети, а только по той их части, которая требуется для работы. Поэтому важно выделить из общей продолжительности нахождения машины в ремонтной сети ту ее часть, которая повлекла бы за собой простой транспортных средств и связанные с этим убытки.

Ввиду сложности и стохастичности процесса ОПТМ его математическое описание и исследование оказалось возможным только с помощью метода статистического моделирования, уже доказавшего свою эффективность при исследовании сложных процессов и систем.

Сущность этого метода по определению Н. П. Бусленко заключается в том, что «процесс функционирования сложной системы имитируется при помощи арифметических и логических операций на ЭЦВМ в той последовательности элементарных актов, которая характерна для моделируемого процесса». Вообще под имитацией на ЭЦВМ понимается численный метод проведения экспериментов с математическими моделями сложных систем.

Теоретическая часть метода основана на широко известном в теории вероятностей законе больших чисел, в соответствии с которым подлежащая определению случайная величина представлена в виде математического ожидания функции или функционала от случайного процесса, ее находят приближенно как среднее значение достаточно большого количества испытаний.

Метод статистического (имитационного) моделирования предусматривает построение математической модели в виде некоторого алгоритма, реализуемого на ЭЦВМ и позволяющего по заданным параметрам процесса и начальным условиям вычислять его показатели эффективности.

Параметры процесса ОПТМ можно разделить на неизменные (постоянные в условиях конкретного эксперимента) и варьируемые. Неизменные параметры определяют условия функционирования обслуживающих систем (характеристики парка ПТМ, параметры потоков требований на обслуживание, структура ремонтной сети и др.). К варьируемым параметрам (факторам) процесса относят основные характеристики обслуживающих систем: численность обслуживающего персонала (ремонтных рабочих) и сменность его работы.

Разработанная в соответствии с методом статистического моделирования стохастическая модель процесса ОПТМ представлена на рис. 20 в виде укрупненной блок-схемы моделирующего алгоритма. Структурно алгоритм состоит из трех частей (блоков).

Алгоритм формирования потока требований на обслуживание.

При формировании моментов и Tmi использованы понятия рабочего и календарного времени. Рабочее время равно продолжительности занятости машины на грузовых операциях. Календарное время включает, кроме рабочего, время простоя в работоспособном и неработоспособном состояниях. Так как работа ОС проходит в календарном времени, моменты Гш? и Тше следует определять также в календарном времени. Переход к рабочему времени осуществляется в необходимых случаях при уточнении моментов возникновения требований.

Потоки требований ТО-2 и HP из-за существующей между ними взаимосвязи формируются раздельно.

Алгоритм обслуживания требований в ремонтной сети. Это — математическая модель ремонтной сети порта, предназначенная для имитации обслуживания требований на ТО-2 и HP.