Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ проблем функционирования линейного района ЦУМР 15
1.1 Характеристика технологических, организационных, социально- экономических проблем и задач ОЦ 15
1.2 Анализ существующих подходов и методов совершенствования работы ОЦ 28
1.3 Совершенствование деятельности ОЦ на основе развития АСУ ЛР 38
1.4 Выводы 51
2 Теоретические основы и методы математического моделирования процессов В АСУ ЛР 54
2.1 Формализованные механизмы совершенствования структуры, функций и технологии деятельности ОЦ 54
2.2 Развитие методов математического моделирования технологических процессов и процедур принятия решений в АСУЛР 66
2.2.1 Анализ временных рядов 66
2.2.2 Совершенствование экспертных процедур генерирования знаний и принятия решений 74
2.3 Оптимизация деятельности ОЦ 80
2.4 Выводы 88
3 Совершенствование деятельности линейного района
3.1 Определение границ ОЦ 90
3.1.1 Структура и технологический состав — основа процедуры определения границ ОЦ 90
3.1.2 Организационные аспекты задачи определения границ ОЦ 99
3.2 Разработка информационно-аналитического центра ОЦ 1
3.3 Выводы 115
4 Прикладные аспекты реализации разработанного подхода на различных управленческих уровнях . 116
4.1 Совершенствование структуры ОЦ на СКЖД 116
4.2 Построение моделей и прогноз показателей развития Туапсинского ОЦ 124
4.3 Выводы 137
Заключение 138
Список использованной литературы 142
Акты о внедрении результатов работы
- Характеристика технологических, организационных, социально- экономических проблем и задач ОЦ
- Формализованные механизмы совершенствования структуры, функций и технологии деятельности ОЦ
- Определение границ ОЦ
- Совершенствование структуры ОЦ на СКЖД
Введение к работе
Реформирование социальных устоев и экономики страны неразрывно связано с реструктуризацией транспортной отрасли, роль и значение которой для России трудно переоценить. Железные дороги - артерии сложного социально-экономического, технико-технологического организма. Они обеспечивают взаимодействие промышленных и сырьевых районов страны, коммуникации населения на огромной территории, создают транспортные коридоры для организации внешнеэкономической деятельности, удовлетворяют потребности многочисленных потребителей в перевозках грузов, населения и многое другое.
В настоящее время состояние системы железнодорожных перевозок по всем позициям: техническое и информационное оснащение, технологическая и экономическая эффективность, ее соответствие потребностям экономики страны оставляет желать лучшего. Статистически установлена структура затрат времени в процессе эксплуатации грузового вагона: в движении он находится только около 30 % времени своего оборота, а остальные 70 % приходятся на технические и грузовые станции. Из этого следует, что ресурс совершенствования исследуемого технологического процесса имеется на всех его этапах: зарождение грузов, перевозка, доставка потребителю.
Трансформация системы управления и технологий перевозочного процесса, осуществляется постоянно, однако она была подчинена, как правило, в основном одному требованию - повышению эффективности и качества деятельности отдельных транспортных подсистем при заданных ограничениях на безопасность. Этот показатель легко оценивался численно перерабатывающей способностью станций и участков движения поездов, соотношением времени нахождения вагона в пути и на переработке и т.д. Учет же политических приоритетов, социально-экономических (в том числе экологических) требований имели второстепенное значение. Новая парадигма управления выводит нас на иные, более сложные типы управленческих систе л,
оперирующих нечеткой и интуитивной информацией, способствует расширению спектра используемых средств моделирования и управления.
В процессе формирования дорожных центров управления перевозками (ДЦУ) и концентрации диспетчерского руководства поездной работой возник вопрос о перераспределении функций и ответственности между служб й перевозок, отделами перевозок отделений и станциями дорог. При переводе поездных диспетчеров в ДЦУ для организации и управления местной работой на полигоне отделения в отделах перевозок отделений был оставлен оперативно-диспетчерский аппарат. Так, например, на Северо-Кавказской дороге, в 2004 г. специалистами дороги совместно с учеными Ростовского государственного университета путей сообщения (РГУПС) разработан технологический процесс Центра управления местной работой (ЦУМР) на базе Ростовского отделения дороги. Этим документом была разграничена ответственность между ДЦУ, ЦУМРом, опорными станциями линейных районов (ЛР) и определены основные функции.
Анализ, проведенный в первом разделе работы, убедительно свидетельствует о необходимости разработки новой структуры и идеологии автоматизации транспортных процессов. Возможны различные направления совершенствования систем управления транспортными комплексами. Важнейшим из них является совершенствование работы линейного района (опорных центров) сети железных дорог (далее по тексту ОЦ). В настоящее время особенно пристального внимания требуют:
- структуры сети линейного района, основанной на эффективном
функционировании каждого из них;
- технологии работы ОЦ, учитывающей достижения современных наук
(теории управления, теории массового обслуживания, искусственного
интеллекта и др.) и информационных технологий;
- методы математического моделирования процессов, составляющих
сущность деятельности ОЦ и обслуживающего персонала, позволяющих
оптимизировать процессы и процедуры принятия решений.
Сказанное выше актуализирует задачу теоретического исследования транспортных проблем, изменяет технологию научного поиска, акцентируя внимание на адекватном использовании системного подхода, требует приближения результатов научной деятельности к их реальному внедрению ^а счет разработки соответствующих методик.
В данной работе осуществляется попытка разработать механизмы автоматизации деятельности ОЦ и управления им, опирающиеся на формализованные процедуры моделирования и принятия решений.
В данной области уже проведены многочисленные исследования как со стороны общей теории управления, так и в рамках транспортной тематики. Анализ соответствующей литературы позволяет сформулировать основные направления исследований.
Степень разработанности проблемы
Проблемы, сформулированные выше, отражены в многочисленных разработках отечественных и зарубежных исследователей. Материалы некоторых из них, относящиеся к разрабатываемой теме, кратко представлены и проанализированы в работе.
Организация эксплуатационной работы на транспорте, нашедшая свое отражение в диссертационном исследовании, рассмотрена в трудах Ф.П. Кочнева, И.Б. Сотникова, Е.А. Сотникова, А.А. Смехова, В.А. Шарова, Е.М. Тишкина, А.К. Угрюмова, Н.В. Эрлиха, Н.К. Сологуба, Н.А. Сапунова, А.Т. Осьминина, В.А. Буянова, Е.В. Прилепина, В.Н. Зубкова, Н.Н. Мусиенко, Э.^;». Мамаева.
Проблемы создания и функционирования ОЦ исследованы в работах В.А. Кудрявцева, В.М. Акулиничева, А.А. Абрамова, В.Г. Атласова, СЮ. Елисеева, Н.Д. Иловайского, М.П. Лихачева, В.Н. Зубкова, Н.М. Иваницкого, А.Ф. Котляренко, О.С. Кирьянова, Н.Н. Кулагина.
Общие вопросы теории систем изложены и развиты в диссертации на основе трудов А.А. Богданова, Л.А. Баранова, Ст. Бира, В.В. Дружинина, В.А. Ивницкого, И.С. Райбмана, Л.А. Растригина, Дж. Сариднса.
Вопросы управления сложными организационно-технологическими объектами (ОТО) на транспорте и в экономике поставлены и решались в трудах В.Н. Иванченко, В.М. Лисенкова, Н.Н. Лябаха, А.И. Орлова.
В процессе работы над диссертационным исследованием использовалась также литература, посвященная корреляционному и регрессионному анализам, теории массового обслуживания, экспертным методам, теории оптимизации и другим разделам математического моделирования. Эти вопросы отражены в трудах и монографиях А.Н. Гуды, Г.И. Белявского, Л.С. Берштейна, Л. Заде, СМ. Ковалева, Е.М. Ульяницкого, Г. Поттгоффа.
Частные вопросы рассмотрены в работах М.А. Бутаковой, Л.П. Кузнецова, А.Г. Кулькина, К.А. Хаблака, А.Н. Шабельникова и др.
Для решения поставленной в диссертации проблемы потребовалось сконцентрировать результаты отдельных исследований, скомпилировать логически законченную архитектуру процедуры анализа и синтеза АСУ ЛР и в ряде случаев адаптировать используемые подходы и методы с учетом особенностей использования в механизмах совершенствования деятельности и структуре управления ОЦ.
Целью диссертационного исследования является разработка и совершенствование принципов автоматизации технологических процессов линейного района и механизмов функционирования ОЦ.
В соответствии с данной целью были поставлены следующие теоретические и практические задачи исследования:
Разработка системного подхода к исследованию проблем функционирования ОЦ, опирающегося на применение современных информационных технологий.
Разработка экспертных процедур, обеспечивающих применение аналитических методов решения многокритериальных задач управления ЛР.
Развитие структуры адекватных математических моделей и логики их применения в задаче автоматизации ЛР.
Совершенствование технологий работы ОЦ.
Развитие принципов, механизмов и инструментария АСУ ЛР.
Применение результатов теоретических и экспериментальных исследований для решения отдельных практических задач.
Объектом исследования данной диссертационной работы выступает ОЦ, рассматриваемый в двух смыслах: широком, обобщающем как совокупность технических и грузовых станций, отнесенных к линейному району и объединенных с группами малодеятельных станций, технологически и территориально тяготеющих друг к другу, и в узком — конкретный объект: Туапсинский ОЦ.
Предметом данного диссертационного исследования являются принципы функционирования, методы исследования, механизмы управления ОЦ, опирающиеся на модели современных теорий менеджмента, автоматизированного и интеллектуального управления, формальные (математические) процедуры идентификации сложных транспортных процессов и схем принятия решений. В содержательном плане исследуемые вопросы отражают сущность следующих пунктов паспортов, заявленных специальностей:
05.13.06 — Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (на транспорте):
методология, научные основы и формализованные методы построения автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) и производствами (АСУП), а также технической подготовкой производства (АСТПП);
теоретические основы и методы математического моделирования организационно-технологических систем и комплексов, функциональных задач и объектов управления и их алгоритмизация;
научные основы, модели и методы идентификации производственных процессов, комплексов и интегрированных систем управления;
- формализованные методы анализа, синтеза, исследования и оптимизация
модульных структур систем сбора и обработки данных в АСУТП, АСУІІ,
АСТПП и др.
05.22.01 — Транспортные и транспортно-технологические системы страны, ее регионов и городов, организация производства на транспорте:
транспортные системы и сети страны, их структура, технологии работы. Оптимальная структура подвижного состава;
организация и технология транспортного производства. Управленца транспортным производством. Оптимизация размещения транспортных предприятий и производств.
Научная новизна исследований определяется синергетическим эффектом комплексного применения современных подходов и методов, адаптированных через авторское видение проблем, к решению актуальной задачи совершенствования деятельности ОЦ. Приращение научного знания содержится в следующих положениях:
Сформулированы и обоснованы требования к информатизации, обеспечивающей автоматизацию технологических процессов линейно»*^ района и основанной на создании ИАЦК.
Обосновано применение совокупности математических методов, способствующих адекватной формализации технологических процессов и процедур принятия решений в рамках задач, выполняемых линейным районом. В частности, предложена методика анализа временных рядов, характеризующих динамику технологических процессов автоматизированного объекта исследования.
Сформулированы принципы выделения линейного района ЦУМР; состав критериев и ограничений, предписывающих характер деятельности ЦУМР'и отношение к нему окружающей среды; принципы функционирования исследуемого объекта и логика взаимодействия составляющих его подсистем; перечень решаемых в разрабатываемых АСУ технологических задача >
Разработана структура линейного района, учитывающая человеко-машинные аспекты функционирования комплекса и топологические особенности территории (наличие и/или отсутствие отдельных элементов системы).
Предложена методика морфологического и инструментального исследования технологических задач линейного района на основе применения когнитивного анализа и теории массового обслуживания, позволившая разработать технологию имитационного моделирования деятельности линейного района, заключающуюся в использовании виртуальной модели.
Методологической и теоретической основой диссертационного исследования явились нормативные документы, регламентирующие функционирование ОЦ, научные труды отечественных и зарубежных ученых по указанным проблемам, инженеров, технологов, математиков и специалистов по управлению организационными системами.
Теоретические исследования проводились с использованием теории системного, структурно-функционального и сравнительного анализов, статистических методов (корреляционно-регрессионный анализ), экспертнух процедур, имитационного моделирования, теории массового обслуживания. Информационной базой исследования явились экспертные и экспериментально-статистические данные функционирования ОЦ и других сложных систем на железнодорожном транспорте, в частности, данные, характеризующие конкретный объект исследования: Туапсинский Опорный центр.
Теоретическая значимость диссертационного исследования состоит в том, что его основные методологические и методические выводы, инструментарий можно использовать для теоретического анализа сложных технологических процессов, осуществляемых в рамках задач ОЦ (понимаемого в широком смысле), и соответствующих процедур принятия решений. Разрабатываемые подходы универсальны и легко адаптируются для исследования иных аналогичных транспортных и других комплексов.
Практическая ценность диссертации состоит в выработке практических рекомендаций по совершенствованию технологии и организации работы ЛР в плане оптимизации технологического процесса и процедур принятия решений.
Апробация и внедрение результатов исследования. Научнее результаты работы докладывались на семинарах кафедр «Информатика» и «Управление эксплуатационной работой» РГУПС, 5-й Международной научно-технической конференции, г. Новочеркасск, 18-20 декабря 2002 года и на конференциях профессорско-преподавательского состава «Транспорт 2003, 2004, 2005».
Осуществлено внедрение результатов в деятельность Туапсинского ОЦ, а именно:
учтены в планах совершенствования работы ОЦ предложения автора по формированию границ ОЦ, формулированию целей и задач вщрв функционирования и корректировки структуры информационных потоков;
принят к внедрению математический аппарат анализа технологических процессов, осуществляемых ОЦ;
использована классификационная схема технологических процессов ОЦ, позволяющая автоматизировать процедуры принятия решений.
Материалы диссертации использовались автором при его участии в выполнении НИР РГУПС, руководстве курсовым и дипломным проектированием на факультете и других работах.
Результаты диссертационного исследования внедрены в учебном
процессе кафедр «Управление эксплуатационной работой» и «Информатики»,
при организации переподготовки и повышения квалификации работников
железнодорожного транспорта на базе лабораторного комплекса «Виртуальная
железная дорога»; в научных разработках Ростовского филиала
Всероссийского НИИ автоматизации и связи, Ростовского государственного университета путей сообщения. Акты о внедрении прилагаются.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в пятнадцати печатных работах, общим объемом 23,74 п.л., из них лично автору принадлежит 15,24 п.л. Все публикации, выполненные по теме работ»-,*, приведены в списке в конце диссертации. В совместных публикациях автору принадлежат:
методика совершенствования, постановка многокритериальной задачи оптимизации деятельности ОЦ/102, 143, 125/;
методы организации функций менеджмента в рассматриваемой схеме /ПО/;
анализ технологии работы ОЦ и разработка принципов его совершенствования /141/;
математические методы описания местной работы ОЦ /140, 146, 126/;
конкретные рекомендации по совершенствованию исследуемых объектов /144/;
В учебных пособиях представлены и развиты материалы диссертационной работы.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, содержит 155 стр. машинописного текста, 18 рисунков, 13 таблиц, библиографию, содержащую 160 наименований.
Характеристика технологических, организационных, социально- экономических проблем и задач ОЦ
Развал Советского Союза, нарушение и переориентация народнохозяйственных связей бывших его республик, и внешнеэкономической деятельности, общий спад экономического развития России вызвали в стране изменение структуры и объемов перевозок, как по железным дорогам, так и по другим видам транспорта. Переход на рыночные условия хозяйствования создал условия кризисного и предкризисного состояния всех транспортных отраслей России, повысил уровень конкуренции как внутри, так и вне страны. В первую очередь негативные эффекты проявляются в низовых уровнях управления транспортным комплексом.
Топология развития сети, состав и функции на всех уровнях системы управления отраслью перестали соответствовать новым условиям хозяйствования в России и современному уровню развития науки и техники. По ряду причин возросли эксплуатационные расходы1, предоставляемые населению и предприятиям услуги, оплачиваются не по оптимальному тарифу для обеих сторон, перечень услуг не соответствует потребностям. Проведение реформы железнодорожного транспорта, и, прежде всего, структуры управления перевозками, стало, таким образом, насущной проблемой всех уровней управления отраслью. Она предполагает в первую очередь укрупнение и упразднение различных подразделений железнодорожного транспорта (отделений, дорог), концентрацию управления перевозками на дорожном и региональном уровнях.
По планам руководства отраслью реформирование системы управления перевозками осуществляется на основе перехода от четырехуровневой организационной системы управления (МПС России, железная дорога, отделение железной дороги и станция) к более экономичной 3-х уровневой системе управления2.
Определены следующие три уровня технологического управления отраслью: центр управления перевозками (ЦУП); региональные центры управления перевозками (ЦУПР) и опорные центры (ОЦ) линейного уровня.
Первые два указанных уровня (ЦУП и ЦУПР) являются в своей основе планирующими. Они концентрируют разной степени интегрированную информацию, анализируют текущее состояние транспортного процесса в целим и регионе, и перспективы его развития. На этой основе выдаются рекомендации о характере необходимых управляющих воздействий. Непосредственной связи с «полем» эти уровни не подразумевают. В единой организационно-технологической системе управления перевозочным процессом ОЦ входит в состав ЦУПР в качестве его структурного подразделения. Он является источником первичной информации, используемой для моделирования процессов, принятия решений, и исполнителем этих решений. С одной стороны ОЦ должен обеспечивать полный цикл технологических задач, с другой — это звено, составная часть транспортного конвейера.
В ОЦ входят базовая станция и прикрепленные к ней линейные станции (ЛС). К базовым относятся технические и грузовые станции, выполняющие основную нагрузку по переработке потоков грузовых составов на данной территории, объединенные с группой малодеятельных станций, технологически тяготеющих друг к другу.
С точки зрения организационного управления, ОЦ включает в cefW оперативно-диспетчерский персонал, руководящий работой всех подразделений базовой и линейных станций. Это: дежурные по станциям и паркам, дежурные по горке, работники товарных контор, станционных технологических центров, и т.п., а также других подразделений, непосредственно участвующих в перевозочном процессе (ПТО, МВРП, ППВ, ППС, ВЧД, ТЧ). ОЦ руководит перевозочной работой и пределах линейного района управления. Как следует из выше приведенного описания персонала ОЦ, последний не включает в себя руководящих работников других ведомств, отвечающих за работу исследуемого комплекса, и не распространяет свое влияние на весь комплекс.
Деятельность ОЦ зависит от особенностей базовой станции и линейного района в целом. Охарактеризуем задачи, функции, состав ОЦ в соответствии с принятой концепцией развития железнодорожного транспорта.
ОЦ предусматривает выполнение следующих основных функций: управление поездной работой; организация процесса поездообразования и местной работы; организация грузовой и коммерческой работы; контроль подготовки вагонов под погрузку; контроль вагонов нерабочего парка; планирование работы узла; планирование и организация работы локомотивов и локомотивных бригад; оперативно-статистический учет.
Кроме того, функционирование ОЦ обеспечивается следующими вспомогательными функциями: манипулирование и управление данными о состоянии и динамики деятельности ОЦ; сетевое управление; управление ресурсами системы; оперативный анализ; взаимодействие со смежными системами.
Проанализируем подробнее функцию управления поездной работой ОЦ. К числу решаемых задач в этом случае относятся: прием и обработка сообщений о поездах, находящихся на подходе к линейному району; расчет времени ожидаемого прибытия поездов на станции линейного района; регистрация основных операций с поездами на станциях регио та (прибытие поездов на станции; готовность к отправлению; отправление поездов со станций; проследование поездов по станциям без остановки; бросание поездов на станциях; расформирование поездов; деление и объединение поездов; смена номера или индекса поезда); ведение журналов движения поездов и локомотивов по станциям; формирование и передача в адрес дорожных вычислительных центров сообщений об операциях с поездами на станциях региона; ведение информации о предупреждениях на участках следования поездов; выдача предупреждений на отправляемые поезда; ведение поездной модели ОЦ.
Формализованные механизмы совершенствования структуры, функций и технологии деятельности ОЦ
В данном разделе осуществлена классификация механизмов совершенствования структуры, функций и технологии деятельности ОЦ. Классификационная схема не претендует на полноту, и проведенный анализ преследует цель выявить возможные направления исследований сложных, многообразных систем (технических, технологических, социально-экономических), обеспечивающих работу собственно железнодорожного транспорта и его подсистем (на примере ОЦ). Это позволит рассмотреть работу исследуемого комплекса с общесистемных позиций и применить накопленный научно-практический опыт моделирования и управления в других отраслях знаний и практической деятельности для структурного развития и повышения эффективности функционирования транспортных систем.
ОЦ, как следует из анализа осуществляемых им технологических процессов, его технической структуры, схемы информационных связей внутг,ч системы и с внешней средой (средой функционирования), приведенного в предыдущих разделах, относится к сложным объектам исследования и управления. Вместе с тем, в аналогичных описаниях понятие «сложный», как правило, используется в формально неопределенном, «бытовом» смысле. Это затрудняет выбор и обоснование подходов и методов исследования и управления.
Далее данное понятие будем интерпретировать следующим образом: объект исследования является сложным, если он оперирует данными вероятностной природы, имеет высокую размерность задач контроля л управления, характеризуется наличием трудно учитываемых и неизвестных факторов, функционирование объекта опирается на высокую степень участия во всех основных процессах субъекта, выступающего в различных ролях: оператора, лица, принимающего решения, задатчика цели, эксперта, биологической составляющей процесса функционирования.
Цель данного раздела, в этой связи, дать в общем виде элементы теории сетевых моделей технологических процессов, ТМО в части сетей массового обслуживания (СеМО), когнитивного и морфологического анализов, служащих теоретической основой построения структуры ОЦ.
Обзор указанных методов моделирования и управления, и их анализ позволяют расширить потенциал инструментария автоматизации технологических процессов транспортных комплексов. В частности это касается и ОЦ.
Вначале прокомментируем опыт и особенности использования когнитивного анализа. Когнитивный анализ имеет несколько уровней детализации: когнитивные карты и когнитивные модели.
Когнитивные карты раскрывают структуру связей и отношений в системе на уровне графического представления материала. Это геометрические конфигурации, состоящие из точек и линий, изображение которых не существенно (прямые или кривые линии, расстояния между точками). Важна схема связей между элементами. Примерами когнитивных карт, отражающими суть исследования ОЦ, могут являться структуры связей в системе управления ОЦ, в ИАЦК (см. п. 3.2), первоначальные (предварительные) схемы сетевых моделей и СМО (см. далее в этом пункте).
Когнитивные модели дают описание связей, выраженных в когнитивных картах в числовой форме: таблицы, уравнения. Примерами когнитивных моделей в рассматриваемой сфере являются собственно сетевые модели процессов (см. рис. 2.1), системы массового обслуживания (см. рис. 2.2), сети массового обслуживания (см. рис. 2.3 и соответствующее математическое описание).
Когнитивный анализ широко используется для выявления структуры социально-экономических систем22, характеризуемых, как правило, отсутствием технически измеряемой и достаточной (репрезентативной) статистической информацией. Объект исследования данной работы относится к этому классу систем. Вследствие того, что системы управления га железнодорожном транспорте (в том числе ОЦ) поіружаются в экономическую среду функционирования, этот аппарат становится действенным методом их исследования. Данный вопрос для железнодорожной тематики, на наш взгляд, достаточно хорошо проработан в исследованиях Л.П. Кузнецова23 и в монографии «Системы массового обслуживания: развитие теории, методология моделирования и синтеза»24.
Следует указать на ряд ранних работ В.Н. Иванченко, предвосхитивших развитие когнитивного анализа в транспортной отрасли25. Эти разработки объединялись под названием «информационно-логические устройстьа управления» и дали мощный импульс развитию на транспорте психоаналитических методов исследования и управления.
Необходимо также отметить, что сфера применения когнитивного анализа в последних указанных работах - технологические алгоритмы: логика исследуемого технологического процесса и схемы работы ЛПР. Это несколько иная (в отличие от выявления структуры сложной системы — традиционный для когнитивного анализа объект исследования), и еще недостаточно проработанная сфера исследований.
Как следует и из многочисленных общетеоретических работ , и из специальных исследований, когнитивный анализ - один из механизмов, тесно связанный с работой экспертов, использующий их знания, опыт и интуицию. То есть по своей сути когнитивный анализ является экспертной процедурой, но в настоящее время связь между теорией экспертных оценок и когнитивным анализом в достаточной степени не проработана. В настоящей работе по этой причине экспертным процедурам уделено особое внимание (см. раздел 2.2.2).
ОЦ — сложный комплекс, состоящий из взаимосвязанных элементов: станций, линейных участков, грузовых районов, локомотивных и вагоннух хозяйств и пр. Их взаимовлияние определяет компоновку перечисленных элементов, последняя отражает специфику и характеризуется вектором показателей: время нахождения груза на территории ОЦ, стоимость его обслуживания, сохранность подвижного состава и груза, экологическое давление на окружающую среду (загрязнение почв, воды, атмосферы, шумы, электромагнитное излучение и пр.). Это определило наш выбор: необходимость применения когнитивного анализа, следствием которого является разработка методов идентификации когнитивных карт и построения когнитивных моделей.
Определение границ ОЦ
Осуществляемая структурная реформа на железнодорожном транспорте РФ имеет своей целью повышение эффективности работы отрасли и улучшение транспортного обслуживания хозяйственной деятельности и населения страны. Одним из способов достижения этой цели является создание новой эксплуатационной модели управления ЦУП МПС - ЦУПР - ОЦ. При этом Опорным Центрам управления отводится важная роль.
На Северо-Кавказской железной дороге Опорные Центры прошли эволюцию от 44-х опорных станций отделений дороги в июле 1997 г., 42-х — в январе 1998 г., 34-х - в январе 1999 г., 35-ти - в январе 2000 г., 34-х - в январе 2001 г., до 20-ти опорных центров — в июне 2001 г.34, 23-х — в марте 2002 г.35 В настоящее время их количество составляет 24.
Критерии, по которым создаются Опорные Центры, сформулированы в рекомендациях сетевой школы, проведенной Департаментом управления перевозками МПС, ЦУП МПС и Управлением Горьковской железной дороги 19-21 сентября 2001 г.: «Основным критерием, определяющим границы ОЦ управления (линейных районов ОЦ), считать структуру и конфигурацию местных вагонопотоков и завершенность цикла работы с ними» . В этих рекомендациях выделены пункты, определяющие границы ОЦ: 1. Структура местных вагонопотоков. 2. Конфигурация местных вагонопотоков. 3. Завершенность цикла работы с местными вагонопотоками. Перечисление пунктов 1 и 2 предполагает их отличие друг от друга, непересечение и дополнение до большего целого. В то же время в словаре иностранных слов даются определения37: «Структура [лат. structura] — взаиморасположение и связь составных частей чего-либо; строение», «Конфигурация [лат. configuratio] - 1) внешнее очертание, а также взаимное расположение каких-либо предметов или их частей; 2) астр... 3) лингв..л. Если не рассматривать астрономический и лингвистический аспекты в определении конфигурации, то бросается в глаза почти полное совпадение оставшегося аспекта определения конфигурации и определения структуры.
Таким образом, либо необходимо признать совпадение этих пунктов основного критерия и их неразличимость, либо наличие иного смысла, вкладываемого в них авторами рекомендаций сетевой школы МПС.
Переходя к понятию «структура (конфигурация) местных вагонопотоков» следует задать вопрос: структура (конфигурация) берётся как географическое месторасположение или по составу местного груза и способу его переработки?
Ответы на эти и другие возможные вопросы отсутствуют. Поэтому следует перейти к рассмотрению пункта 3: «Завершенность цикла работы с местными вагонопотоками». Что понимается под «завершенностью цикла работы» - нигде в материалах сетевой школы нет.
Поскольку основной упор в выступлениях делался на управленческий аспект работы ОЦ, а именно, на новую главную роль организатора местной работы - сменного диспетчера ОЦ, то можно предположить, что «Завершенность цикла работы ...» связана и в основном определяется возможностями управления процессом переработки местных грузов диспетчером ОЦ. Это особенно заметно в перечислении его обязанностей и полномочий : руководство сменой, составление плана работы по развозу и передаче местного груза, контроль за его выполнением, обеспечение отправления передаточных и сборных поездов с технических станций по твердым ниткам графика, планирование работы маневровых локомотивов и т.д.
Таким образом, анализ рекомендаций сетевой школы показывает, что психофизиологические возможности сменного диспетчера ОЦ и техническая оснащенность его рабочего места, положены в основу определения границ управления Опорных Центров.
Но если определять границы опорных центров по управленческим возможностям диспетчеров ОЦ, то менять эти границы будет необходимо каждый раз, когда технические возможности диспетчера будут меняться. А ведь в настоящее время обновление автоматизированных рабочих мест, средств компьютерного управления и связи на ж.-д. транспорте подтягивается к скорости обновления зарубежных аналогов.
По нашему мнению, наметившаяся тенденция определять границы ОЦ по управленческим возможностям диспетчера ОЦ неизбежно приведёт к ряду противоречий со службами ТЧ, ПЧ, ЭЧ и др., «находящихся» в границах ОЦ. Поэтому необходимы иные критерии, лежащие в основе выбора границ ОЦ. К основным критериям, определяющим границы линейных районов относятся: Объем грузовой работы линейного района (погрузка, выгрузка, перегрузка, перевалка с речного или морского транспорта, промывка вагонов, пропарка цистерн, экипировка рефрижераторного подвижного состава. Структура и конфигурация местных вагонопотоков. Завершенность цикла работы с местными вагонопотоками согласно действующему плану формирования местных поездов (организация развоза местного груза с опорных станций; периодичность и замкнутость технологических и маршрутных перевозок; концентрация грузовой и коммерческой работы в одном узле; экономическая целесообразность Лі минимизация финансовых затрат при создании опорных центров). Уровень загрузки оперативного работника, осуществляющего управление местной работой в границах линейного района. Территориальные и административные особенности региона дороги (общая протяженность участков однопутных и двухпутных линий линейного района); Техническая оснащенность рабочих мест оперативных работников, обеспечивающая оперативное планирование и управление местной работой; Наличие на расчетном полигоне пограничных, тупиковых, портовых станций, станций смены рода тяги, рода тока (с постоянного тт а переменный), станций смены локомотивов и локомотивных бригад). Технология организации грузовой и коммерческой работы, организация работы с клиентурой (если основной задачей ОЦ является организация работы с местным грузом). В качестве дополнительного критерия, определяющего границы линейных районов, предлагается считать число и границы существующих основных локомотивных депо.
Совершенствование структуры ОЦ на СКЖД
Принятая правительством концепция совершенствования управления отраслью требует решения комплекса взаимосвязанных задач, важнейшими из которых с точки зрения данной диссертационной работы являются: определение оптимальной структуры всей системы управления и ее составляющих; « разработка механизмов внутреннего (в рамках ОЦ) и внешнего (на уровне отрасли, региона и государства) согласования технологических операций по переработке транспортных потоков; оптимизация собственно технологических процессов на всех уровнлх управления. Решение первого вопроса в настоящее время решается интуитивно на основе эмпирических данных. Важность и сложность этой задачи можно проиллюстрировать на примере динамики изменения числа и границ ОЦ на СКЖД. Из материалов статьи автора46 следует, что за трехлетний период реструктуризации на СКЖД четырежды изменялась структура опорных центров этого транспортного объединения. Каждый раз затрачивались значительные финансовые, административные, материальные, кадровые и иные ресурсы, но желаемого эффекта достичь не удавалось. Уровень сложности эт й задачи требует привлечения специализированных, формальных процедур, являющихся «усилителем» человеческого интеллекта.
В диссертации предложено решение этой проблемы с помощью двух взаимодополняющих подходов: - формализованный механизм определения границ ОЦ, опирающийся на информацию о реально сложившейся обстановке, требованиях времени, отражающий интересы всех уровней управления отрасли. С помощью средств когнитивного анализа47 определяются концепты - «точки» осуществления местной работы и характер связи между ними. Для полученного графа группой экспертов (процедура формирования адекватной реалиям экспертной группы, способной в полном объеме и с необходимой точностью решить поставленную задачу, также описана) определяются веса важности концептов и их связей. Методами теории распознавания образов определяются центры тяжести системы - центры ОЦ и границы их «притяжения». Если задать различные веса признаков, например а2= (1; 1; 2; 1,5), то итоговый результат изменится. Для первого варианта весов СС\ имеем jonm = 2, для второго а2, jonm = 3. Согласно первого варианта весов важности, преимущественным будет структура ОЦ, заданная в табл. 4.1 второй строкой. При дифференцированном значении важности критериев лучшим будет третий вариант (когда в ОЦ входят 12 станций). Рассмотрим далее возможность использования идей автоматизированного проектирования железнодорожных станций (САПР ЖС) для «проектирования» решений в исследуемом комплексе. Система САПР предполагает автоматизацию поиска рациональных проектных решений с определением оптимальных и субоптимальных вариантов топологии железнодорожных станций на базе применения аналитических, эвристических и иных машинно-ориентированных методов. В работе49 дан перечень и краткий анализ наиболее перспективных методов, составляющих основу современных САПР ЖС. К ним относятся: - методы статистического моделирования; - вероятностные методы; - математические методы системного анализа, включающие Парето метод и метод Лагранжа; - метод системотехнического моделирования, основывающийся і-а знании технологии функционирования моделируемого объекта и использования ПЭВМ; - аналитический метод, сочетающий учет пространственного расположения объекта с его математическими параметрами; - теория графов; - экономико-математическое моделирование, учитывающее экономические показатели работы железнодорожных станций; - методы линейного и динамического программирования, оптимизирующие решения на основе анализа транспортных потоков; - теория модулей и множеств.
Последнюю составляющую, как наименее разработанную следует прокомментировать подробнее. Ее смысл заключается в том, что на внесистемном уровне (без относительно конкретной станции) разрабатываются отдельные модули станции Mj. Например: Mi - модуль стрелочных переводов, М2 — модуль подъездных путей, М3 — модуль простого участка железнодорожных путей и т.д.
Система, отражающая развитие конкретной станции формируется из этггс модулей, на основе оптимизации некоторого критерия. Очевидно, что эффект при проектировании развития станции достигается за счет комбинированного использования всех перечисленных подходов.
В настоящее время проектирование схем станций выполняется в основном вручную50 в соответствии с инструкцией51 и др. справочными и нормативными материалами. Как правило, разрабатывается несколько вариантов, и окончательное решение принимается на основе их сравнения по критерию наименьших приведенных затрат. На долю ЭВМ относятся лишь вспомогательные расчеты. С целью ликвидации этого недостатка существующая САПР ЖС совершенствуется и адаптируется для решения проблем ИАЦК. Механизм принятия решений в ИАЦК основывается на следующих принципах: 1. Человеко-машинный, регламентирующий использование интеллекта человека на высоких стратегических уровнях, а ЭВМ для решения рутинных вычислительных задач. 2. Системности, требующий единообразия технических, математических и программных средств. 3. Эволюционности, предусматривающий постепенность перехода о г ручных к человеко-машинным методам проектирования станций. 4. Независимости от технических средств, обеспечивающий «сохранность информационного и программного обеспечения при замене морально и физически стареющих технических средств новыми». 5. Модульности, предполагающий использование идеи конструктора — компоновка системы из готовых элементов (модулей).
