Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 6
11 СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ И МОДЕЛЕЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПАССАЖИРСКИХ АВТОТРАНСПОРТНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ. ; 17
1.1. Основные направления развития информационных технологий* в сфере управления работой пассажирского автотранспорта. 17
1.1.1. Общие положения развития РИВ С Министерства транспорта РФ... 19
1.1.2. Модернизация информационно-телекоммуникационных подсистем грузовых и пассажирских перевозок при создании ЕИВ С ТК 20
1.1.3. Направление развития информационно-вычислительных систем ПАТП 22
1.2. Анализ методик определения экономической эффективности технической новации. 23
1.2.1. Типы и формы компьютеризации предприятий и решения по-инвестированию 24
1.2.2. Интегральная экономическая эффективность в условиях-неопределенности. 27"
1.3. Статистические методы ситуационного анализа 39
1.3Л. Коррреляционный анализ 39
1.3.2. Регрессионный анализ. 40
1.3.3. Дисперсионный анализ 44
1.3.4. Факторный анализ 46
1.4: Анализ методов аналитического и имитационного моделирования процессов функционирования ПАТП: 49
1.4.1. Системы и сети массового обслуживания. 49
1.4.2. Имитационное моделирование 52
1.5. Математические методы и модели принятия решений 57
1.5.1. Математическая теория выбора. 57
1.5.2. Экспертные оценки 61
1.5.3. Многокритериальная оптимизация и процедуры принятия решений 68
1.5.4. Нечеткие множества в принятии решений 74
1.6. Программные аспекты создания распределенных информационных систем предприятий транспортного комплекса 76
1.6.1. Программные принципы создания Gill LP. 76
1.6.21 Современные технологии построения распределенных интегрированных информационных систем 83
1.6.3. Задачи проектирования и управления распределенной информационной системой 86
1.6. Концепция развития ПАТП. 88
Выводы по главе 1 90
2 РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СТРАТЕГИЧЕСКОГО ПЛАНИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ ПАТП В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ 91
2.1. Разработка модели стратегического плана развития ПАТП: 91
2.1.1. Объекты и источники инвестиций инновационных проектов; 92
2.1.2. Рекуррентная модель сетевого планирования реализации проекта...94
2.1.3. Вероятностное моделирование сетевой модели. 97
2.1.4. Лингвистическая формализация сетевой модели 103
2.2. Разработка формализованной- модели анализа NPV в условиях неопределенности. 107
2.211. Регрессионные модели аппроксимации NPV 107
2.2.2. Анализ чувствительности NPV к аннуитетам и расчет вероятностных характеристик. 111
213. Методика построения прогноза технико-экономических показателей- по главным компонентам 121
2.311. Этапы реализации прогноза в факторной модели 121
2.3.2. Факторная модель построения', взаимосвязанной- системы показателей. 126
2.3.3. Сравнительный анализ и оценка эффективности прогноза. 128
2.3.4. Апробация факторной модели 132
2.4. Методика корректировка план-графика инновационного проекта. 138
2.5. Формирование политики компьютеризации предприятий транспортного комплекса. 143:
215.1. Резервы улучшения показателей эффективности компьютеризации 144
2.5.1. Формирование показатели эффективности АСНИ. 145
2.5.2. Формирование показателейтэффективности САПР: 146
2.5.4. Формирование показателей эффективности АРМ. 149
2.5.5. Формирование показателей эффективности использования ЛВС .150
Выводы по главе 2 154
3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ КОМПЛЕКСНОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ ПАССАЖИРСКИХ АВТОТРАНСПОРТНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ. 155
3.2. Формализация пользователей и компонентов системы управления транспортным предприятием 155
3.2.1. Формализация. организационной; структуры предприятий «Мосгортранс». 156*
3.2.2. Классификация пользователей, и анализ информационных потоков 161
3.2.3; Имитационное моделирование вычислительной сети транспортного предприятия 172
3.2. Функциональная декомпозиция программных приложений распределенной системы управления. 178
3.2.1. Структурная декомпозиция 179
3.2.2. Принципы функциональной декомпозиции 184
3;2.3: Параметрическая оптимизация и координация. 186
3.3. Разработка структуры распределенной базы данных 189
3:3.1. Моделирование запросов в распределенной структуре 189
3.3.2. Формирование структуры базы данных по категорной модели. 196
3;3.3. Обоснование платформы СУБД. 203
3.4. Обеспечение информационной надежности с учетом анализа риска...206
Выводы по главе 3. 222
4: МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ ПАТП В УСЛОВИЯХ НЕСТАЦИОНАРНОСТИ И НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ .223
4.1. Моделирование стохастических условно-нестационарных процессов развития ПАТП 224
4.1.1. Анализ трендов переходных режимов 225
4.1.2. Формирование моделей автокорреляционных функций 228
4Л.3. Формализованное построение. гауссовского условно*
нестационарного процесса. 235
4.2. Поведение управляемых алгоритмов в условиях нестационарности и неопределенности 243
4.2.1. Формализованное описание управляемой модели. 244
4.2.2. Анализ алгоритма управления в стационарных режимах 250
4.2.3. Управляемый имитационный процесс в условиях нестационарности 257
4.4. Методы тактическое управление автотранспортными предприятиями.267
Выводы по главе 4 274
5. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА, МЕТОДИКА СБОРА, АНАЛИТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ И ВИЗУАЛИЗАЦИИ ДАННЫХ 277
5.1. Концепция программной реализации системы мониторинга технико- экономических показателей «Мосгортранс» 277
5.1.1. Структура программных приложений системы мониторинга. 277
5.1.2. Функционал программных приложений. 280*
5.2. Методическая поддержка подготовки, аналитической обработки и сбора информации. 287
5.2.1. Методика формирования и передачи отчетных материалов 288
5.2.2. Методика сбораи анализа отчетных материалов 304
5.3. Апробация и внедрение методики комплексной автоматизации автотранспортных предприятий ..305
5.3.1. Факторный анализ перспективного плана развития. 305
5.3.2. Отработка методов представления отчетных форм ремонтными заводами на примере ремонтного завода СВАРЗ 311
5.3.3. Результаты сравнительного анализа технико-экономических показателей парков 312
5.3.4. Анализ оптимальных сроков инвестиций на базе интегрального показателя экономической эффективности 314
Выводы по главе 5 316
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 318
ЛИТЕРАТУРА 320
ПРИЛОЖЕНИЕ. Акты внедрения результатов работы 338
Введение к работе
Произошедшие в России и Москве за последние десять лет коренные изменения в экономической, социальной и политической сферах требуют продуманных и последовательных действий со стороны хозяйствующих субъектов с тем, чтобы успешно функционировать в новых условиях. Основная проблема городского пассажирского транспорта состоит в несоответствии сегодняшнего уровня обслуживания пассажиров, в том числе и в г. Москве, общемировым стандартам качества транспортного обслуживания.
Система «Мосгортранс» обеспечивает перевозку пассажиров в г.. Москве по 632 маршрутам наземного городского пассажирского транспорта! общей протяженностью 6612,9 км. Для этого имеется достаточно развитая инфраструктура, насчитывающая 18 автобусных парков и •5061 автобусов, 7 троллейбусных парков и 1569 троллейбусов, 5 трамвайных дело и 853 трамвая, 5 ремонтных; заводов, службы пути, энергохозяйства; научно-исследовательский институт, строительные, транспортные и другие организации. Количество работающих в системе «Мосгортранс» составляет 41 тысячу человек, среди них 9,7 тысяч мигрантов, на фоне устойчивой тенденции постоянного роста их численности.
Низкими остаются показатели эффективности. Так, коэффициент использования подвижного; состава составляет 0,35, что. почти в 2,3 раза меньше средней величины» для; европейских пассажирских предприятий, которое равно 0,8. Количество работников на единицу подвижного состава составляет почти 5,5 человек, что более чем на 2 человека превышает среднее значение европейских транспортных систем равное 3,34 человека, и это без учета коэффициента использования подвижного состава. В практику финансовой; работы ГУЛ «Мосгортранс» медленно внедряются методы современного бюджетного планирования доходов, и расходов. Расходование средств осуществляется- на- основе сложившейся в; течение длительного времени практики оперативного планирования и распределения. Недостаточно изучены и проработаны вопросы взаимодействия, с частными операторами, объемы пассажирских перевозок которых постоянно растут. По данным НИПИ Генплана Москвы в 2002 году частными операторами перевезено 690,0 млн. человек или почти 1,9 млн. пассажиров в день.
Коренное повышение эффективности хозяйственной деятельности предприятия предполагается за счет перестройки системы управления деятельностью ГУЛ «Мосгортранс», а также автоматизации процессов управлениям с использованием новых информационных технологий. Основными мероприятиями, направленными на рост доходов и сокращение расходов в производственной и непроизводственной сферах, следует считать:
• смену основных показателей деятельности предприятия и соответствующие изменения статистики и системы сбора данных и методов расчета;
• проведение инвентаризации активов;
• модернизацию модели управления и; внедрение корпоративной информационной системы управления;
• изменения в организационной структуре, в организации; движения (диспетчеризация и т.д.), в финансовой сфере, в системе внутрикорпоративного бюджетного планирования, контроля, подбора, расстановки и повышения квалификации кадров и т.д.
Кроме того, для планомерного и сбалансированного развития любого ПАТП необходимо широкое: внедрение инноваций в различные сферы деятельности системы, в том; числе технологические и технические новшества, информационные и телекоммуникационные: технологии, новые управленческие решения и финансово-экономические инструменты и т.д.
Использование достижений новых информационных технологий требует пересмотра взгляда на возможность системы принятия решений, которые получают мощную аппаратную и программную базу. Это требует глубокого изучения и максимальной формализации процессов, протекающих в структуре ТУП «Мосгортранс».
Предметом исследования являются структура управления крупными ПАТП, в том числе предприятиями «Мосгортранс», основанная на использовании новых информационных технологий современных методов! управления персоналом и оперативного анализа ситуаций. А также компоненты математического, лингвистического и программного обеспечения системы поддержки и? принятия решений по организации устойчивой работы ПАТП:
Целью работы является повышение эффективности функционирования и улучшения основных технико-экономических показателей деятельности ПАТП на базе методологии- комплексного анализа и моделирования инновационных процессов автоматизации и управления ПАТП в условиях неопределенности..
При определении стратегической цели развития системы «Мосгортранс» в диссертационной работе учитываются следующие аспекты:
• результаты оценки: текущего состояния системы городского пассажирского транспорта и внешней среды;
• необходимость обеспечения.; главной функциональной обязанности — качественное обслуживание пассажиров;
• обеспечение устойчивого и динамичного развития системы на длительную перспективу с учетом прогноза изменений в социальной, экономической и технологической областях;
• обеспечение гибкости и быстрого реагирования системы на изменение внешних условий.,
Достижение указанной цели предусматривает реализацию мероприятий в следующих основных направлениях:
1. Формирование и развитие системы работы с пассажирами, в том числе достижение и поддержание на уровне общеевропейских стандартов таких показателей качества обслуживания пассажиров, как:
• наполняемость, салонов, время ожидания и скорость движения транспорта;
• развитие маршрутной сети и вместимости подвижного состава в соответствии с изменением пассажирских потоков;
• коренное повышение уровня информированности о деятельности городского пассажирского транспорта;
• создание системы современного сервиса, обеспечивающего все виды услуг, связанных с транспортным обслуживанием населения;
• проведение взвешенной тарифной политики, улучшение системы оплаты проезда, в том числе льготных категорий; граждан, на основе внедрения новых организационно-технических решений;
• создание и развитие социального партнерства, обеспечивающего неформальное взаимодействие и прямую связь, с- пассажирами и: представляющими их организациями и т.д.
2. Коренное повышение эффективности хозяйственной деятельности предприятия, направленное на рост доходов и сокращение расходов в производственной и непроизводственной сферах за счет:
• перестройки системы управления деятельностью ГУЛ. «Мосгортранс» в целом, в том числе смена основных показателей деятельности предприятия и соответствующие изменения1 статистики и системы сбора данных и методов расчета;
• проведения инвентаризации активов; модернизация модели управления, изменения, в организационной структуре, в организации движения? (диспетчеризация и т.д.), в финансовой сфере, в системе внутрикорпоративного бюджетного планирования, контроля, подбора, расстановки и повышения квалификации кадров и т.д.;
• совершенствования технической политики, в том числе реорганизация системы снабжения, технического обслуживания и замены подвижного состава, приобретение новых видов подвижного состава по параметрам: а) цена - комфорт - себестоимость перевозок - надежность и простота в эксплуатации; б) различная вместимость пассажиров и т.д., развитие материально-технической базы, введение системы внутреннего технического аудита и т.д.;
• широкого внедрения инноваций в различные сферы деятельности ПАТП, в том числе технологические и технические новшества, информационные: технологии; новые управленческие решения и финансово-экономические инструменты и т.д.;
• усиления и; развития новых форм взаимодействия с другими транспортными системами города (метро, железные дороги, авиация; частные перевозчики),. организациями, обеспечивающими и организующими деятельность транспортной системы города (дорожные, службы, ГИБДД! и т.д.), пересадочные парковки и т.д.;
• создания, системы мотивации труда работников городского пассажирского транспорта (престиж, премии от заработка, опционы для высшего управленческого звена, места временного проживания для мигрантов, социальный пакет и т.д.).
3. Существенное увеличение объемов финансирования основной деятельности из внебюджетных источников за счет:;
• привлечения партнеров-инвесторов с использованием различных рыночных механизмов для осуществления нового строительства, реконструкции, замены основных фондов, подвижного состава! с учетом поиска и создания новых градостроительных решений, на основе инфраструктуры городского пассажирского транспорта (новые комплексы предприятий ГУЛ- «Мосгортранс», транспортно-пересадочных узлов, терминалов и т.д. в сочетании с городской инфраструктурой: гаражи, производственные, офисные, торговые площади, гостиницы, жилье для работников систем и т.д.);
• использования механизмов финансовых рынков для привлечения средств (векселя, облигации и т.д.) с целью реализации программ развития системы;
• дальнейшего развития и расширения коммерческой деятельности предприятий системы (освоение новых секторов рынка пассажирских перевозок; и! транспортных услуг - международные, междугородные, трудовые перевозки, услуги по эвакуации, реклама, ремонтные работы и т.д).
Для достижения данной цели в работе решаются следующие задачи:
1. Системный анализ методов и моделей анализа и управления, пассажирскими автотранспортными предприятиями.
2. Разработка методов и; моделей анализа инновационных проектов развития ПАТП.,
3. Разработка методов формирования распределенной информационной системы управления! ПАТЛ; и принципов создания системы мониторинга технико-экономических показателей ПАТП.
4. Разработка методов и алгоритмов синтеза, управления в условиях нестационарности и неопределенности.
5. Создание программно-моделирующего комплекса поддержки процессов \ аналитической обработки данных по ПАТП и компонентов« системы мониторинга.
При разработке формальных моделей і компонентов в диссертации, использовались методы общей теории систем1 и классические теоретико-множественный аппарат. Системный анализ деятельности проводился на базе реальных.статистических данных, обработанных с использованием методов: факторного кластерного, канонического и других современных методов; многомерного статистического анализа. При разработке моделей функционирования компонентов использовалась, теория графов, методы; математического программирования, теория? марковских цепей, теория случайных процессов, имитационное моделирование, теория нечетких множеств. Статистическая обработка проводилась с использованием математических и статистических пакетов Statistica, MathCad; MatLab и др.
Структура работы соответствует списку перечисленных задач, содержит описание разработанных методов, методик и алгоритмов.
В первой главе диссертации проводится анализ методов и моделей, предметной области. Рассмотрены проблемы информатизации предприятий «Мосгортранс» и общие тенденции развития системы информационного обеспечения с точки зрения стратегического, тактического и оперативного планирования:
Среди І методов анализа эффективности функционирования І предприятий сначала рассматриваются экономические аспекты компьютеризации г предприятий, что дает основу для расчета экономической эффективности реорганизации системы управления в целом.
Анализ реальных данных за прошлый; период определяет необходимость -использования; различных статистических методов и моделей, что дает основу для системного анализа имеющихся тенденций и выявления значимых факторов.
Все действия руководства направлены на принятие рациональных решений по реорганизации, поэтому в диссертации рассмотрены методы и модели математической теории принятия: решений, а также методы і и модели; построения распределенных информационных систем, что необходимо для формирования системы управления «Мосгортранс»..
Во второй главе диссертации решаются стратегические проблемы экономического характера, что создает базу для формирования компонентов системы управления ПАТП на верхнем уровне (уровень руководства). Решается проблема формальной структурной декомпозиции системы управления ПАТП, что позволяет создать открытую систему и: модель функционирования; с возможностью добавления новых факторов; Решение вопросов по реорганизации системы управления связано с неопределенностями при выполнении ряда этапов реорганизации; поэтому разработана модель сетевого план- графика реализации этапов в условиях стохастической и лингвистической неопределенностей. Это модель анализа, вместе с вероятностными показателями критериев эффективности инновационной деятельности, дает возможность построения процедуры синтеза оптимальных переходных режимов на новые технологии. Кроме того, для І поддержки процедур принятия решений разработана методика оценки эффективности перспективного плана развития ПАТЛ и формирования обобщенных показателей на основе агрегирования всех технико-экономических показателей.
В третьей главе диссертации; решается задача создания программно-моделирующего комплекса: информационной системы управления ПАТЛ, а также полнофункциональной системы мониторинга технико-экономических показателей предприятий «Мосгортранс» в условиях разно-платформенности программного обеспечения.
Предлагаемая в диссертации распределенная; структура информационной системы предприятий «Мосгортранс» предполагает использование конверторов из;, имеющихся первичных баз данных, традиционно сложившихся на предприятиях во І вторичные базы данных системы мониторинга, с тем, чтобы не нарушить сложившуюся систему документооборота с одновременной возможностью оперативного сбора и аналитической обработки разноплановой информации. На начальном этапе для отработки методов оперативного управления вторичная база; будет содержать лишь основные эксплуатационные и технико-экономические показатели, что позволит персоналу отдельных предприятий и головной; структуры реализовать апробацию новых методов.
В диссертации» выделены основные классы пользователей? системы мониторинга. С одной стороны система мониторинга технико-экономических показателей необходима для - оперативного принятия решений, что должно подкрепляться функциями; информационной поддержки. С другой стороны, для реализации» системы в диссертации разрабатываются: математические методы и модели, а также программно-моделирующий комплекс оценки эффективности стратегий развития ПАТП в условиях неопределенности.
В четвертой главе диссертации; разрабатываются методы анализа и синтеза управления в условиях неопределенности. Область, значений параметров управления определяется; в соответствии; с возможными вариациями на текущий? момент времени. Предполагается, что для вычисления значений; целевой; функции (показателя эффективности) используется имитационная модель системы развития показателей.
Построена модель дифференциальных показателей развития в; виде случайного процесса: Кроме того, на основании проведенных исследований показано, что такой класс процессов близок к процессам авторегрессии, которые удовлетворяет стохастическому разностному уравнению. В; детерминированном варианте такие модели; представляют разностные уравнения, которые нашли широкое применение в макроэкономике..
Для анализа влияния начальных условий на? выходной имитационный процесс и? разработки стратегии моделирования необходима аналитически? разрешимая модель выходного имитационного процесса. В ; качестве: основы такой модели предлагается использовать гауссовские стационарные процессы, которые достаточно хорошо изучены. Однако при фиксированном начальном состоянии он представляет собой нестационарный процесс, который и является базовой моделью параметров развития ПАТЛ.
В- пятой; главе диссертации? рассматриваются; вопросы построения программного комплекса автоматизации; и моделирования системы управления ГУЛ «Мосгортранс». Разработана, структура базы данных, интегрирующая статистические данные и данные вычислительных экспериментов. Приведен: список, программных приложений с описанием их функциональных возможностей. В соответствии с разработанными методами? и моделями комплексной автоматизации предприятий «Мосгортранс» в диссертации создана структура программного комплекса. Для организации открытой структуры в процессе: его апробации и внедрения; комплекс имеет отдельные приложения, которые носят самостоятельный характер, а методы аналитической обработки данных базируются на интерфейсном взаимодействии с пакетом Statistica.
В заключении представлены основные результаты работы.
В приложении приводятся акты І внедрения результатов диссертационной работы.
Научную новизну работы составляют:
Г. Сетевая модель инновационных проектов ПАТП в; условиях стохастических и;лингвистических неопределенностей.
2. Модели анализа неопределенности интегрального показателя, экономической эффективности..
З І Методика прогноза характеристик реализации этапов инновационных проектов на основе главных компонентов.
4: Структурная: декомпозиция: и разработка концепции создания! и внедрения системы мониторинга.
5; Методика сбора; аналитической\обработки и визуализации данных в системе мониторинга.
6. Модели? нестационарных процессов; динамики технико-экономических и финансовых показателей функционирования ПАТП.
7. Модель управляемого случайного процесса. изменения\ показателей развития ПАТП;
Обоснованность научных положений; рекомендаций и выводов, изложенных в работе, определена корректным использованием современного математического аппарата, проверкой; согласования результатов аналитических моделей с эквивалентными по формализации компонентами имитационной; модели процессов функционирования предприятий «Мосгортранс». Достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами внедрения в ряде: крупных пассажирских автотранспортных предприятий.
Научные результаты, полученные в диссертации, доведены до практического использования. Они представляют непосредственный интерес в І области комплексной автоматизации технологических процессов управления предприятиями транспортного комплекса. Методы и алгоритмы, а также программные средства могут быть использованы при решении задач автоматизации крупных государственных и коммерческих предприятий.
Разработанные методы и алгоритмы прошли апробацию и внедрены для практического применения на предприятиях «Мосгортранс», в ряде крупных автотранспортных предприятий, а также используются в учебном процессе в МАДИ(ГТУ).
Содержание отдельных разделов и диссертации в целом было доложено и получило одобрение:
• на Российских, межрегиональных и международных научно-технических конференциях, симпозиумах и семинарах (1990-2004 гг.);
• на заседаниях кафедр «Автоматизированные системы управления» и «Автоматизация производственных процессов» МАДИ(ГТУ);
• на.заседании НТС «НИИАТ» и др.
Совокупность научных положений, идей и практических результатов исследований в области автоматизации и информатизации составляет новое направление в области теоретических и практических методов принятия решений и выбора стратегий управления крупными предприятиями, обеспечивающими пассажирские перевозки.
По результатам выполненных исследований опубликовано 36 печатных работ.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, опубликованных на 319 страницах машинописного текста, содержит 65 рисунков, 15 таблиц, список литературы из 221 наименования и приложения.
