Модель разработана по заказу фонда «Центр стратегических разработок» (ЦСР) в рамках проекта «Разработка имитационной модели и технико-экономический анализ работы транспортного и ледокольного флота в акватории СМП на основе сценарного подхода на период до 2050 года»
Основные процессы, которые нашли отражение в разработанной имитационной модели:
- Динамика грузопотоков и количества грузовых судов на рассматриваемых транспортных линиях. В модели рассматривается развёртка во времени нескольких альтернативных сценариев грузопотока. В состав каждого сценария входит несколько десятков транспортных линий, отвечающих текущим или перспективным проектам вывоза углеводородов, логистического освоения северных территорий или транзитного судоходства. В зависимости от выбранного сценария число одновременно работающих линий на пике активности достигало 80, на которых эксплуатировалось до 500 судов 17 различных типов. В соответствии с заданным сценарием грузопотока в ходе прогона модели имитируется как сезонный, так и стратегически-обусловленный ввод и вывод транспортных судов из эксплуатации.
- Динамика природных условий на маршрутах движения судов в акватории СМП до 2050 года. В модели реализован сценарный подход описания динамики тяжести ледовых и гидрометеорологических условий арктических морей, основанный на специально разработанной методике формирования полного или фиктивного года-аналога из массива имеющихся архивных диагностических ледовых карт
- Укрупнённое представление переходов судов за пределами СМП и их пребывания в терминальных портах для осуществления погрузочно-разгрузочных операций. Формирование оперативного расписания рейсов грузовых судов из соображений регулярности поставок на транспортных линиях.
- Оперативное планирование заданий на ледокольное сопровождение и динамическое регулирование количественного состава ледокольного флота в зависимости от вычисляемой текущей условной интегральной потребности транспортной системы в ледокольном обеспечении. При этом оперативное планирование и перепланирование ледоколов, исходя из сложившейся ледовой обстановки и трафика движения грузовых судов, осуществляется во встроенном в имитационную модель модуле решения задачи комбинаторной оптимизации. В результате работа системы организовывается таким образом, что ледоколы сопровождают транспортные суда на наиболее тяжелых участках, избегая лишних переходов.
- Исполнение полученного плана движения транспортных судов – модель перемещения судна в пространственно-неоднородной и нестационарной среде. Особенностью реализованной подмодели движения является явный учет такого важного аспекта арктической навигации как движение судов по оптимальным маршрутам – так называемой ледовой маршрутизации, позволяющей обходить наиболее тяжелые ледовые образования и двигаться по легким участкам. Для этого в модель был интегрирован модуль связи с результатами программы автоматической оптимальной маршрутизации. Рекомендованные маршруты движения были предрассчитаны заранее для всех используемых типов транспортных судов и ледоколов и для большого массива представительных ледовых условий. Последние представлены в модели в виде архивных диагностических карт за период 1997-2020 годов. Карты содержат порядка 15-ти параметров ледовой обстановки, влияющих на судоходство, и имеют шаг по времени порядка 5-7 дней.
Выполненные исследования по верификации и валидации модели продемонстрировали её работоспособность и адекватность в плане чувствительности результирующих показателей эффективности к варьированию основных входных параметров (сценарий развития ледовой обстановки, трафик грузовых судов, политика предоставления услуг по ледокольной проводке и т.д.). Журналы выполненного набора имитационных экспериментов были статистически обработаны нашими коллегами из АО «ЦНИИМФ» с целью получения представительных оценок базовых экономических показателей для каждой рассмотренной конфигурации транспортной системы. Результаты этого анализа позволили выработать комплекс конкретных рекомендаций по развитию качественного и количественного состава ледокольного флота РФ.