Введение к работе
Актуальность проблемы. Железнодорожный транспорт является сложной организационно-технологической структурой, находящийся в постоянном развитии. Реформа железнодорожного транспорта предполагает существенное повышение эффективности системы управления, технологической и экономической базой которой должны стать и функциональные стратегии «Обеспечения гарантированной безопасности и надежности перевозочного процесса» и «Управления качеством», утвержденные ОАО «Российские железные дороги». Принцип постоянного улучшения, принятый за основу концепции научно-технического развития процессов на железнодорожном транспорте и включенный в вышеперечисленные функциональные стратегии, требует разработки теоретико-методологического аппарата и их практической реализации.
Инновационный путь развития отрасли в условиях ограниченных ресурсов посткризисного периода, ставит задачи мониторинга и управления проектными решениями научно-технического развития железнодорожного транспорта, направленные на формирование конкурентных преимуществ ОАО «РЖД» на международном и внутреннем рынках перевозок. Многокритериальность процессов принятия решений по стратегическому развитию железнодорожного транспорта обеспечивает параметры безопасности, скорость перевозок, заданные объемы и др. и требует комплексного рассмотрения и автоматизации процессов принятия решений по развитию технологических процессов на железнодорожном транспорте.
Современное состояние и использование теории автоматического управления к объектам и процессам на железнодорожном транспорте преимущественно носит локальный характер и направлено на конкретные объекты и процессы. Развитие теории автоматического управления (ТАУ) применительно к технологическим процессам на железнодорожном транспорте, к научно-техническому развитию и инновациям в целом, требует рассмотрения человеко-машинных динамических систем принятия решений. Разработка информационного и алгоритмического обеспечений и описание технологических процессов как автоматизированной человеко-машинной системы, разработка структурных решений для систем управления технологическими процессами представляют практическую значимость и направлены на формирование эффективных программ инновационного развития отрасли и мониторинг их реализации.
Степень разработанности проблемы. Методологии разработки автоматических и автоматизированных систем управления в достаточной степени в науке освещены и на практике реализованы. В то же время недостаточно проработаны вопросы формализованного описания и алгоритмизации процесса постоянного улучшения технологических процессов железнодорожного транспорта как системы с обратными связями, соответствующее имитационное моделирование функционирования системы, автоматизация контроля качества ее работы, которые позволяют существенно повысить эффективность развития и функционирования отечественной транспортной системы.
Представленным проблемам предшествовали теоретические исследования отечественных и зарубежных авторов в области общей теории управления сложными системами, теории оптимального управления, теории автоматического управления и регулирования, управления качеством, включенные в международные и национальные стандарты в области «системы менеджмента качества», теории устойчивости, имитационного моделирования и практические разработки в области автоматизации управления технологическими системами и процессами в различных отраслях промышленности.
В построение теории оптимального управления, автоматического и автоматизированного управления и регулирования внесли большой вклад российские и зарубежные ученые Р. Беллман, В.М. Глушков, П. Друкер, Р.Е. Калман, Н.Н. Красовский, Н.Н. Моисеев, Л.С. Понтрягин, Е.П. Попов, Дж. Саридис, Ф. Тейлор, В.М. Тихомиров, А.А. Фельдбаум, П.Л. Фолб.
Проблемы инновационного развития железнодорожного транспорта, включая вопросы научно-техническое развития, разработку систем АСУ, АСУ ТП, разработку методов планирования и управления объектами и процессами на железнодорожном транспорте, формирования технической политики ОАО «РЖД», освещены в трудах С.Е. Ададурова, М.А. Бутаковой, С.С. Броновицкого, В.А. В.А. Гапановича, А.В. Горелика, В.Ю. Горелика, А.Н. Гуды, И.Д. Долгого, В.Н. Иванченко, В.А. Ивницкого, Н.Н. Лябаха, В.М. Кайнова, А.И. Каменева, С.М. Ковалева, В.И. Колесникова, П.А. Козлова, Ю.А. Кравцова, И.К. Лакина, Э.К. Лецкого, В.М. Лисенкова, Э.А. Мамаева, А.Н. Мелихова, А.И. Орлова, С.М. Резера, С.И. Родзина, Е.Н. Розенберга, В.В. Сапожникова, Вл.В. Сапожникова, С.В. Соколов, В.Н. Таран, Е.М. Тишкина, И.Б. Фоминых А.Н. Шабельникова, Д.В. Шалягина, В.А. Шарова, В.И. Шелухина.
Вместе с тем, реализация системы повышения качества принятия решений научно-технического развития на основе модельного и методического аппарата теории автоматического управления к процессам железнодорожного транспорта не рассматривалась.
Цель исследования: разработка теоретических основ функционирования организационно-технологических подсистем управления железнодорожным транспортом с позиций теории автоматического управления и интерактивной автоматизированной системы управления технологическими процессами для практической реализации принципа постоянного улучшения в человеко-машинной системе. Для достижения цели решаются следующие задачи:
разработка человеко-машинной модели автоматизированной системы постоянного улучшения управления технологическими процессами железнодорожного транспорта с использованием методологии ТАУ;
разработка модели постоянного улучшения процессов научно-технического развития и определение ее устойчивости имитационным моделированием функционирования системы;
описание и алгоритмизация использования методов статистического управления в автоматизированных системах развития технологических процессов железнодорожного транспорта для их параметризации и идентификации;
практическая реализация модели постоянного улучшения и определение рекомендаций по реализации системы автоматизированного управления развитием технологических процессов на транспорте.
Объект исследования: процессы технологического развития железнодорожного транспорта и организационно-технологические системы управления научно-техническим развитием (НТР) железнодорожного транспорта.
Предмет исследования: методы теории автоматического управления технологическими процессами научно-техническим развитием на основе принципа постоянного улучшения в условиях реализации отраслевых систем менеджмента качества, статистического анализа, имитационного моделирования с применением теории конечного автомата и элементов теории нечетких множеств.
Методы исследований: использованы методы теории автоматического управления (ТАУ) в сочетании с методами теорий управления предприятием и систем управления качеством (СМК), теории информации, методы статистического управления, корреляционный и регрессионный анализ, теория устойчивости, теория надежности, элементы теории нечетких множеств.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана методология, научные основы и формализованные методы построения автоматизированной системы развития технологических процессов железнодорожного транспорта;
разработана модель многоконтурной системы НТР на железнодорожном транспорте, обеспечивающая устойчивое и непрерывное развитие на основе реализации в модели упреждающего управления, положительных и отрицательных обратных связей;
разработан метод определения устойчивости динамических процессов НТР имитационным математическим моделированием;
локализованы прикладные методы статистического анализа и повышения эффективности, надежности и живучести интерактивной автоматизированной системы управления научно-техническим и технологическим развитием железнодорожного транспорта.
Достоверность полученных научных и практических результатов обеспечена последовательным использованием положений теории автоматического управления, теории систем управления качеством, статистического анализа, применением математического аппарата к формализации описания технологических процессов применительно к НТР на ОАО «РЖД». Экспериментальные и эмпирические исследования технологических процессов железнодорожного транспорта подтверждают адекватность теоретических положений работы.
Практическая ценность диссертационной работы заключается в разработке интерактивной динамической модели управления развитием технологических процессов на железнодорожном транспорте, позволяющей обеспечить функции мониторинга, контроля и регулирования. К основным практическим результатам относится:
предложена модель постоянного улучшения технологических процессов и разработана методика её практической реализации применительно к процессам научно-технического и технологического развития ОАО «РЖД»;
для процессов НТР определены оптимальные постоянные времени функциональных процессов многоконтурной системы управления;
предложен реинжиниринг деятельности Центра научно-технической информации и библиотек ОАО «РЖД» (ЦНТИБ) и его дорожных подразделений.
Апробация работы: положения работы доложены и получили одобрение на всероссийских и международных научно-практических конференциях: Шестой международной научно-практической конференции «Инфортранс-2001» (РГУПС, г. Сочи, 2001, г. Ростов на Дону); «Телекоммуникационные, информационные и логистические технологии на транспорте - ТелеКомТранс» (РГУПС, г. Сочи, 2003, 2004, 2007, г. Ростов на Дону, 2010); «Информационные технологии на железнодорожном транспорте - ИнфоТранс» (ПГУПС, г. Санкт-Петербург, 2006); «Интеллектуальные ресурсы: оценка и вовлечение в хозяйственный оборот» (КГТУ, г. Красноярск, 2006); «Проблемы и перспективы развития Транссибирской магистрали в XXI веке» (ЗабИИЖТ, г. Чита, 2006); «Актуальные проблемы развития транспортного комплекса России» (УрГУПС, г. Екатеринбург, 2006); «Актуальные вопросы охраны интеллектуальной собственности» (ИрГУПС, г. Иркутск, 2006); «Научно-практические задачи Красноярской железной дороги» (КрИЖТ ИрГУПС, г. Красноярск, 2006, 2008, 2010); «Проблемы и перспективы изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации железных дорог» (ИрГУПС, г. Иркутск, 2010), Пятой международной научно-практической конференции «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте (ТрансЖАТ-2010)» (РГУПС, г. Ростов на Дону, 2010).
Материалы диссертации доложены и одобрены на сетевой школе передового опыта «Использование автоматизированных технологий в библиотечном и справочно-библиографическом обслуживании руководителей и специалистов ОАО «РЖД» (г. Санкт-Петербург, 2010), вошли в материалы сетевой школы «Организация деятельности корпоративной системы научно-технической информации ОАО «РЖД» в условиях реформирования отрасли» (г. Екатеринбург, 2010).
Диссертация доложена и получила одобрение на межкафедральных семинарах ИрГУПС (Иркутск, 2010), КрИЖТ ИрГУПС (г. Красноярск, 2006, 2010) и РГУПС (г. Ростов-на-Дону, 2010).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 28 печатных работ, из них 6 - в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы из 183 источников.
