Содержание к диссертации
Введение
1. Информационные технологии в системах управления малыми и средними автотранспортными предприятиями 13
1.1. Анализ функционирования АТП 13
1.1.1. Схема управления АТП 14
1.1.2. Документооборот на АТП 17
1.1.3. Функции подразделений АТП 21
1.2. Функциональная модель АТП 23
1.3. Сравнительный анализ АСУ АТП 32
1.3.1. Sterling Group «TransBase» 39
1.3.2. 1С-Рарус «Автохозяйство» 41
1.3.3. 1С-Рарус: «Автотранспорт» (1С-Рарус) 42
1.3.4. ИКС Технологии «ИКС: Автотранспортное предприятие» 43
1.3.5. ТрансЛогистик Soft «Транслогистик» 44
1.3.6. ИНИНГ-Автопарк (ИНИНГ Бизнес Софт) 46
1.3.7. ЗАО «Авест» «1С-Транспорт» 47
1.3.8. Автотранспорт («Алтиус Софт») 47
1.3.9. Веставто — Брест «Система автоматизированного управления предприятием» 49
Выводы к главе 1 ' 51
2. Математическая модель задачи оптимального управления заявками 53
2.1. Постановка задачи управления заявками 53
2.2. Математическая модель оптимального управления заявками 54
Выводы к главе 2 59
3. Методика оптимального управления заявками 61
3.1. Формирование матрицы моделей заявок 62
3.2. Формирование стека производственных моделей заявок 64
3.3. Поиск оптимальной производственной модели заявок 67
3.4. Информационная модель оптимального управления заявками 69
Выводы к главе 3 75
4. Инструментальные средства поддержки оптимального управления заявками — АСУАТП 76
4.1. Требования к АСУ АТП 76
4.2. Методы и методологии создания АСУ АТП 78
4.3. Выбор среды разработчика 83
4.4. Модули поддержки АСУ АТП 84
Выводы к главе 4 126
Заключение 127
Библиография
- Анализ функционирования АТП
- Постановка задачи управления заявками
- Формирование матрицы моделей заявок
- Требования к АСУ АТП
Введение к работе
В современных экономических условиях автотранспортным предприятиям (АТП) необходимо постоянно повышать качество оказываемых услуг и скорость их предоставления с целью обеспечения конкурентоспособности. Решение этих задач обеспечивается при условии сокращения затрат в бизнес-процессах, что практически невозможно без использования новых информационных технологий (ИТ) и современных программно-технических средств.
Успешное функционирование АТП во многом зависит от анализа, учёта и оперативного контроля за рациональным соотношением ресурсов и заявок на автоперевозки (обязательств перед клиентами). Кроме того, скорость получения и обработки необходимых информационных сведений становятся ключевыми факторами, влияющими на эффективность управления транспортным предприятием.
Одним из современных подходов для решения подобных задач является концепция автоматизированных систем управления (АСУ). АСУ определяет информационное объединение различных подразделений автотранспортного предприятия в единый информационно-технологический комплекс. Комплексная автоматизация АТП с помощью АСУ позволяет навести порядок в учёте ресурсов и обязательств, обеспечить непрерывный контроль и анализ состояния дел, что многократно повышает эффективность функционирования предприятия.
Основная задача комплексной автоматизации - создание мощного и достаточно универсального инструмента для анализа деятельности предприятия и принятия управленческих решений. Составной частью комплекса является интеграция технической подготовки АТП и оперативного планирования и управления с помощью информационных технологий и, в
7 частности, ИПИ-технологий (CALS => PLCS1). ИЛИ -технологии позволяют обеспечить интегрированную информационную поддержку всего жизненного цикла выполнения заявки.
Особенность функционирования АТП заключается в том, что оно является внутрипроизводственной логистической системой на макро- и микроуровне [60]. На макроуровне АТП выступает в качестве элемента макрологистических систем. На этом уровне АТП обеспечивают ритм работы этих систем, являясь источниками транспортных услуг. На микроуровне АТП представляет собой совокупность подсистем, находящихся в отношениях и связях друг с другом и образующих целостность. Эти подсистемы обеспечивают вхождение материального потока в микр о логистическую систему, прохождение через неё и выход из системы в виде транспортных услуг. Таким образом, к АТП, как к самостоятельной (на микрологистическом уровне) системе производства транспортных услуг, применимы методы и средства оптимизации управления, используемые в других отраслях.
Значительную роль в развитии методов проектирования АСУ и информационных технологий сыграли работы Норенкова И.П. [75; 76; 77], Вермишева Ю.Х. [15], Данилина Н.С. [27]. Исследованиям методов моделирования сложных производственных систем, подходов и особенностей применения ИПИ-технологий посвящены работы Соломенцева Ю.М. [88; 89; 90], Павлова В.В. [90], Митрофанова В.Г. [88], Капустина Н.М. [35, 36], Волковой Г.Д. [17, 18], Шептунова С.А. [106], ГорневаВ.Ф. [24], Гусева А.А., Судова Е.В. [93] и других отечественных и зарубежных учёных.
Разработаны разнообразные методы и средства решения задач управления. Опыт Института проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН (ИЛУ РАН) в решении различных задач управления разнообразных областей
1 Концепция PLCS (Product Life Cycle Support) пришла на смену концепции CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support). Применение PLCS -техно логии позволяет эффективно решать проблемы повышения качества оказываемых услуг и следовать общей стратегии непрерывного улучшения бизнеса.
8 деятельности, в том числе автотранспортного комплекса, показывает, что многие проблемы АСУ могут быть решены за счёт применения ИПИ-технологий, автоматизации на всех этапах ЖЦ предприятия [11, 62, 66, 86]. Более того, внедрение ИПИ-технологий является важнейшим направлением в области развития ИТ.
Вопросам логистики автомобильного транспорта посвящены работы Лукинского B.C. [61], Беспалова Р.С. [10], ПисецкойВ.В. [83], Никоновой Н.Г. и Шорикова А.Ф. [71].
Проблемы применения информационных технологий в управлении на АТП рассмотрены в работах Герштейн В.М. и Жигульского К.В. [21], Дауэнгауэра НА. [28], Лубенцовой B.C. [60], Черкасова О.Н., Ковалева Г.Е., Межова В.Е. и Зольникова В.К. [103].
Анализ имеющихся работ показал, что задаче автоматизации управления автотранспортными предприятиями в рыночных условиях уделено мало внимания. Недостаточно разработана теоретическая база по многим вопросам [11, 83]. Особенно недостаточное внимание уделено вопросам оптимального управления заявками на грузоперевозки (далее заявками) с помощью современных информационных технологий как одному из средств повышения эффективности функционирования АТП.
Актуальность задачи управления заявками обусловлена высокой востребованностью услуг АТП в самых разных областях деятельности и характеризуется большим количеством поступающих заявок на грузоперевозки. Актуальность данной задачи особенно проявляется в момент, когда количество поступающих на предприятие заявок входит в противоречие с возможностью их выполнения из-за отсутствия требуемых ресурсов. Решение задачи связано с большим объёмом данных, подлежащих обработке в реальном масштабе времени и не может быть эффективно решено без использования современных подходов, основанных на применении ИТ, в частности АСУ. Основным фактором, влияющим на эффективность управления транспортным
9 предприятием, становятся скорость обработки данных и получение необходимых информационных сведений в условиях интенсивной обработки заявок клиентов.
С точки зрения развития применения информационных технологий в автотранспортном комплексе, можно выделить три этапа внедрения ИТ [11,71]. На начальном этапе происходит автоматизация операций учёта и финансовых расчётов. Автоматизируются задачи материально-технического снабжения, бухгалтерского учёта и др. Главная цель на этом этапе — сокращение численности персонала.
Для следующего этапа - контрольного - характерны стабилизация парка ЭВМ, определение сфер их применения, информационный поиск в глобальных сетях передачи данных, организация локальных сетей на предприятии.
На этих двух этапах преобладает использование информационно-справочных систем.
Третий этап внедрения информационных технологий - интеграционный. Он характеризуется новой организационной основой предприятий, базирующейся на широком применении информационных технологий, использовании сложных корпоративных систем, интегрированных в Интернет. На этом этапе на транспортных предприятиях возникают собственные информационные службы с децентрализованной системой подготовки и обработки данных, широко используются многофункциональные интегрированные информационно-вычислительные системы, специализированные экспертные системы и системы интеллектуального анализа данных для поиска и принятия оптимальных решений. Для этого этапа характерно создание корпоративных сетей, подключение транспортных предприятий к единой глобальной информационной системе, использование технологий электронного документооборота, организация региональных логистических центров.
Выявленные проблемы и трудности, связанные с особенностями функционирования АТП, определили необходимость разработки метода и
10 создания средств поддержки оптимального управления заявками на грузоперевозки на АТП. Это позволило сформулировать цель работы и поставить научную задачу.
Целью настоящей работы является повышение эффективности управления и функционирования малых и средних АТП на основе разработки метода и средств оптимального управления заявками потребителей на грузоперевозки путём динамической настройки ресурсов АТП на экономически выгодные заявки.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решена научная задача, включающая:
исследование функционирования АТП и существующих производственных связей;
формальное описание заявки на грузоперевозки;
разработку метода оптимального управления заявками, включающего в себя математическую модель оптимального управления заявками и алгоритм автоматизированного поиска рационального варианта их удовлетворения;
разработку методики сбора и обработки данных на АТП, основанную на моделях функционирования АТП;
разработку инструментальных средств поддержки процедур сбора и обработки данных на АТП и оптимального управления заявками.
Научная новизна работы заключается в следующем:
выявлены и описаны связи и ограничения процесса выполнения заявки, основанного на учёте имеющихся материальных и трудовых ресурсов АТП;
выполнено формальное описание заявки на грузоперевозки;
разработан метод оптимального управления заявками путём динамической настройки ресурсов АТП;
разработан алгоритм автоматизированного поиска рационального варианта удовлетворения заявок;
разработана математическая и информационная модель задачи оптимального управления заявками.
Методы исследования. При разработке теоретических положений диссертационной работы использованы аппарат теории множеств, математической логики, методы системного анализа, функционального и информационного моделирования, объектно-ориентированного программирования, теория баз данных.
Практическая ценность:
разработана методика и средства поддержки сбора и обработки данных в АСУ АТП;
разработан программный комплекс оптимального управления заявками в рамках АСУ АТП.
Разработанная методика и созданное программное обеспечение внедрены в промышленную эксплуатацию транспортного цеха крупного машиностроительного предприятия ОАО «Завод им. В.А. Дегтярёва» и на автотранспортном предприятии ЗАО «Камион».
Апробация работы. Результаты работы докладывались на III Всероссийской научно-практической конференции 11-12 декабря 2004г. в Филиале Кемеровского государственного университета в г.Анжеро-Судженске, на I научно-технической конференции молодых учёных и аспирантов 4—7 апреля 2006г. в ГОУ ВПО «Ковровская государственная технологическая академия имени В.А. Дегтярёва», на заседаниях кафедры.
Публикации. По теме исследования опубликовано 16 работ, среди них 1 монография и 1 статья в научном журнале из перечня ВАК РФ. Разработанные в диссертации методика и алгоритмы использовались при выполнении 2-х хоздоговорных научно-исследовательских работ. Зарегистрировано 3 разработки в общероссийском информрегистре (отраслевой фонд алгоритмов и программ).
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка библиографических источников (106 наименований). Работа содержит 142 страницы сквозной нумерации, включая 53 рисунка и 2 таблицы.
В первой главе работы проведено исследование и проанализирована деятельность автотранспортных предприятий в современных условиях, вьывлены существующие методы и способы решения задач управления автотранспортных предприятий. Проведено исследование отечественного рынка АСУ АТП, а также их сравнительный анализ.
Во второй главе рассмотрены вопросы формального описания и обработки совокупности объектов, участвующих в задаче управления заявками АТП, и их связей, представлена разработанная математическая модель задачи.
В третьей главе излагается методика оптимального управления заявками АТП. Данная методика включает характеристику основных процедур, которые реализуются в ходе решения задачи, а также разработанный алгоритм автоматизированного поиска рационального варианта удовлетворения заявок и информационную модель задачи.
В четвёртой главе приведена характеристика разработанных средств поддержки оптимального управления заявками, а именно описание программно-технических средств, выбранных для реализации АСУ АТП, состав и структура её программно-технического комплекса, описание процесса его функционирования и результаты применения методики и инструментальных средств. Разработанные автоматизированные процедуры являются программными модулями, в комплексе представляющими собой АСУ АТП.
Анализ функционирования АТП
Транспорт - это отрасль материального производства, осуществляющая перевозки людей и грузов [19]. В структуре общественного производства транспорт относится к сфере производства материальных услуг. Основными задачами АТП являются [10, 61, 96]: удовлетворение заявок на транспортные перевозки; обеспечение технической готовности транспорта к эксплуатации: осуществление своевременного осмотра, профилактических работ, ремонта и содержания транспорта в надлежащем состоянии. Концептуально АТП можно представить в виде «чёрного ящика», на входе которого имеются заявки клиентов на автоперевозки, на выходе цель функционирования АТП (прибыль, развитие, отношения с клиентами), управление осуществляется на основе имеющихся ресурсов (рис. 1) [48; 54; 55]. Анализ функционирования АТП проведём согласно следующим этапам: изучение схемы управления АТП; исследование документооборота на АТП; изучение функций подразделений АТП. Управление Заявки на грузовые автоперевозки
Общее управление АТП, всеми его подразделениями и видами деятельности осуществляет Руководитель. Руководителю подчиняются Заместитель руководителя по подготовке производства, Заместитель по эксплуатации, Бюро планирования и начисления зарплаты (БПНЗ), Инспектор по кадрам, а также Помощник руководителя по культуре производства и непроизводственным вопросам. Таким образом, выделены пять основных подразделений, соответствующие пяти основным функциям АТП. Начальники этих отделов являются ответственными за исполнение функций вверенных им подразделений. Заместитель руководителя по подготовке производства Начальник бюро материально-технического снабжени я Механик энергетик предприятия Начальник бюроТБ и БДЦ Начальник производственно-технического бюро Столярный Кузнечный Эл. оборудования Вулканизации и шиномонтажа э 6 7 8 9 10 Медницкий Двигателей Малых агрегатов Крупных агрегатов Сварочный Топливной аппаратуры 11. 12. Аккумуляторный Механический Заместитель руководителя по ремонту подвижного состава начальник ремонтного производства Заместитель руководителя по эксплуатации Бюро планирования и начисления зарплаты (БПНЗ) Помощник руководителя по культуре производства и непроизводственным вопрссам Уооріи,ики, рабочие
Схема управления АТП Рассмотрим подробнее структуру управления отделом эксплуатации. Заместителю руководителя по эксплуатации непосредственно подчиняются диспетчерская и начальники колонн. Диспетчерам и начальникам колонн подчиняются водители: диспетчерам - в плане организации перевозок, начальникам колонн — в плане обеспечения обслуживания автотранспорта и работы по управлению людскими ресурсами. Такое подчинение обеспечивает контроль за выполнением перевозок и за состоянием автотранспорта и водителей, приписанных к нему.
Структура управления производственно-техническим отделом более сложна из-за большего разнообразия выполняемых им функций: учёт работ, прихода-расхода материально-технических ценностей, контроль за их оборотом. Таким образом, появляется необходимость в дополнительном уровне управления, на который перераспределена ответственность за различные участки деятельности по подготовке производства.
В производственно-техническом отделе выделены следующие подразделения: производственно-техническое бюро, авторемонтное производство, бюро материально-технического снабжения, служба механика-энергетика, бюро техники безопасности и безопасности дорожного движения (ТБ и БДД).
Производственно-техническое бюро занимается учётом шин, агрегатов, горючего, запчастей и т.д. Ввиду важности выполняемой функции подчиняется напрямую заместителю руководителя по подготовке производства.
Авторемонтное производство призвано осуществлять работы по ремонту и обслуживанию автопарка. Ввиду большой номенклатуры выполняемых работ включает в себя различные производственные участки. Начальником над всеми производственными участками, которые занимаются ремонтом и обслуживанием автомобилей, является старший мастер. Мастерам, руководящим ремонтом автопарка, подчиняются слесари — непосредственные исполнители. Помимо слесарей, на время ремонта автомобиля водитель, приписанный к автомобилю, также передается в распоряжение мастеров. Бюро материально-технического снабжения, которое занимается снабжением АТП запчастями, ГСМ, материалами, электрооборудованием и т.д., имеет в своем составе соответствующие кладовые и экономистов МТС, которые занимаются учётом вышеприведенных материальных ценностей.
Механику-энергетику АТП подчиняются слесари и электромонтеры, которые поддерживают оборудование АТП в рабочем состоянии.
Бюро технической безопасности и безопасности дорожного движения имеет в своем составе медпункт (контроль за состоянием здоровья водителей) и контрольных мастеров (контроль за состоянием автопарка и соответствием его нормам технической безопасности).
Бюро планирования и начисления зарплаты имеет в своем подчинении табельную, чтобы своевременно и точно отслеживать выполняемые работы с целью их нормирования и начисления заработной платы работников.
Помощник руководителя по культуре производства и непроизводственным вопросам имеет в своем подчинении уборщиц и рабочих, которые обеспечивают чистоту и порядок на территории АТП.
Схема управления АТП обеспечивает соответствие подразделений выполняемым им функциям, разделяет сферы ответственности руководителей всех уровней, что обеспечивает надежную управляемость предприятием.
Постановка задачи управления заявками
Основными задачами АТП являются: удовлетворение заявок на грузоперевозки; обеспечение технической готовности транспорта к эксплуатации: осуществление своевременного осмотра, профилактических работ, ремонта и содержания транспорта в надлежащем состоянии. Описанные отличительные л черты функционирования АТП обуславливают особенности моделирования, к которым следует отнести: решение задачи управления заявками предполагает оперирование следующими сущностями: заявка, водитель, транспортное средство (ТС); характеристика «задание» сущности «заявка» должно быть универсальным, поскольку удовлетворение заявок предусматривает выполнение разнообразных заданий; выполнение заявки рейсами; возможность выполнения заявки одним или несколькими ТС; возможные состояния водителей: свободный, не свободный (больничный, выходной, отпуск), в работе; возможные состояния ТС: свободное, в ремонте (плановый ремонт или техническое обслуживание (ТО), текущий ремонт), в работе; учёт имеющихся норм пробега узлов и агрегатов, установленных на транспортных средствах; механизм резервирования ТС для осуществления возможности непрерывной деятельности и недопущения чрезвычайных ситуаций.
Эти особенности требуют такой систематизации и учёта выявленных сущностей, входящих в состав задачи управления заявками, которые позволят осуществить их автоматизированное накопление и обработку.
Сформулируем задачу управления заявками следующим образом: из множества заявок клиентов на заданном вреліенном интервале при наличии адекватных ресурсов найти рациональное сочетание одновременно выполнимых экономически выгодных для предприятия заявок. Формальное описание может быть представлено в следующем виде: где Z - заявки клиентов на грузовые автоперевозки; (Тн,ТК) - заданный временной интервал; Р —рациональное сочетание одновременно выполнимых экономически выгодных для предприятия заявок. С учётом описанных особенностей АТП представим формальное описание заявки Z.E.Z в виде объекта со следующими атрибутами: где j - идентификатор заявки; t",tj - соответственно минимально/максимально допустимые дата/время начала/окончания выполнения j - ой заявки; V. -задание на грузоперевозку, включающее: адреса пунктов погрузки/разгрузки транспортного средства (ТС), пробег ТС, описание груза, марку ТС; hj —общее число рейсов ТС по заявке, за которое должно быть выполнено задание на грузоперевозку.
Рейсу ТС по заявке (далее рейс) припишем следующие атрибуты: назначенное ТС с закреплёнными водителями, интервал времени, необходимый для подачи ТС в пункт погрузки, время начала и окончания рейса. Под заданным временным интервалом — интервалом поиска рациональных решений (Т",ТК), будем понимать временной период от начала исполнения заявки с самым ранним сроком начала исполнения до завершения работ по заявке с максимально допустимым сроком окончания. Под ресурсами будем понимать материальные и трудовые ресурсы, адекватные выполнению заявок - множество готовых для выполнения заявок. ТС с закреплёнными не занятыми в заданном временном интервале водителями — свободные транспортные средства (СТС). Формальное описание ресурсов автотранспортного предприятия RCTC{t) представим в следующем виде: RCTC(t) = (RTC(t) r RBOM(t))l(T\TK), з где RTC(t) = [jR[c(t) - ТС, готовые к выполнению заявок. Готовность ТС подразумевает возможность выполнения заявки, учитывая фактический пробег ТС и нормы пробега, установленные заданные для каждого ТС АТП, до очередного планового ремонта, ТО, замены шин, агрегатов и других узлов;
Rfc(t) —ТС соответственно, вновь вводимые в эксплуатацию, высвобожденные из ремонта и от выполнения других заявок; RB0J (t) = {jRfOJ (t) - водители, закреплённые за ТС и готовые к выпол-1=1 нению заявок; каждый водитель «жёстко» закреплён как минимум за одним ТС; Rfa (t) - водители соответственно вновь принятые на работу, вернувшиеся с больничного/выходного/из отпуска, высвободившиеся от выполнения других заявок; Каждую заявку z. є Z представим совокупностью всех возможных вариантов её конкретного исполнения — моделями заявки. В качестве исходных данных для формирования модели примем параметры заявки z. и ресурсы АТП RCTC(t) . Каждая модель заявки строится отдельно, без учёта остальных моделей заявок множества Z. Модели заявок представим в виде матрицы моделей заявок [М]. Элементы каждого столбца матрицы — суть модели одной выполняемой заявки. Тогда количество столбцов г матрицы определится числом заявок, а число строк q — наибольшим количеством моделей одной из заявок. Пустые элементы матрицы моделей заявок заполняются нулями. Формально модель заявки представляет собой объект со следующими атрибутами: M,.= (z,y,rV4 },S), где і - идентификатор модели j - ой заявки; т",тк — соответственно время начала и время окончания выполнения і-ой модели j-ой заявки; \W\ - одномерный массив назначенных рейсов, где каждый р - ый рейс представляет собой объект с атрибутами: К = (p,RTpC КБр0Д,т1р,т2р); (1) р - идентификатор рейса; RTC - ТС, назначенное в р-ом рейсе; і вод R д — водитель, закреплённый за ТС в р - ом рейсе; ті —время начала р-го рейса; т2р =T1P+ATJ - время окончания р-го рейса; Atj -продолжительность рейса: рассчитывается исходя из задания на грузоперевозку Vj и справочных данных по марке ТС, интервала времени, необходимого для подачи ТС в пункт погрузки, времени на погрузку; S - расчётная стоимость модели заявки. Назначение рейсов ТС по заявке производится с учётом следующих ограничений: для одного и того же ТС время начала каждого рейса не меньше времени окончания предыдущего; время окончания последнего рейса не больше допустимого времени окончания заявки; число рейсов соответствует h,: \\р т1рА + Атр при Rf R ; T\h] t]-bT- (2) р = 1,2.. Jb. Сочетания одновременно выполнимых моделей заявок в интервале поиска рациональных решений назовём производственными моделями заявок. Формальное описание совокупности производственных моделей представим в виде стека производственных моделей Р, состоящего из производственных моделей разной размерности: P = stack{Px,P2,...,Pr), где f - число столбцов в матрице моделей заявок [М].
Построение производственных моделей заявок осуществляется рассмотрением всех возможных сочетаний моделей заявок. Условием существования производственной модели является возможность совместного выполнения всех моделей заявок, входящих в сформированное сочетание. Очевидно, что одновременное выполнение двух и более моделей одной и той же заявки в одной производственной модели недопустимо.
Формирование матрицы моделей заявок
Процедура формирования матрицы моделей заявок предназначена для выявления и анализа всех возможных вариантов выполнения каждой имеющейся заявки. Для построения моделей заявки сформируем промежуточную бинарную матрицу [0\. Каждой строке матрицы [Q] поставим в соответствие одно СТС, соответствующей параметрам заявки марки ТС, а каждому столбцу временной интервал At ATJ, где At = Ат/к, где к = 1,2,3,... - выбирается опытным путём. Число столбцов определится как s — div\{tKj — fj)jAt\, где оператор div[.] выделяет целую часть дроби.
Для каждой j-ой заявки сформируем бинарную матрицу [U], соответствующую моментам времени начала рейсов СТС. Элементам матрицы присвоим значение 1, если с указанного момента времени соответствующее СТС может выполнить рейс заданной продолжительности A-zv. Пример построения матрицы [и] для двух СТС приведён на рис. 9.
Тогда, с учётом (3) алгоритм формирования моделей заявок представим следующими этапами. Этап 1. Формирование моделей заявок с выполнением заявки одним ТС. Построим все возможные сочетания единичных элементов первой строки матрицы [и] так, чтобы число элементов сочетания равнялось требуемому числу рейсов по заявке h3. Сформированные сочетания сохраним в Зх-мерном массиве ак!т, где максимальное значение индекса к соответствует числу сочетаний; / = 1,2; m = hj, а значения элементов акХт, ак2т соответствуют номерам строк и столбцов в матрице [и]. Тогда получим, что для каждого фиксированного значения к элементы массива ак1т будут соответствовать одному сочетанию рейсов (рис. 10). Аналогичная процедура повторяется для каждой следующей строки [U]. 110 0 0 1110 0 0 11110 0 10 м Рис. 10. Формирование массива акЬ В массиве ак!т вычислим для каждого к согласно (3) время начала рейсов, которым соответствует индекс т, и занесём их в массив рейсов \w\ модели заявки. Дополним сформированный массив рейсов недостающими атрибутами согласно (1), исходя из назначенных рейсов рассчитаем стоимость S модели заявки, и вычислим время начала и окончания выполнения модели заявки:
После этого заносим построенную модель в матрицу моделей заявок [м]. Этап 2. Формирование моделей с выполнением заявки несколькими ТС. Если количество рейсов по заявке h. 2, то строятся все возможные сочетания единичных элементов первой строки матрицы [и] с единичными элементами последующих строк так, чтобы количество элементов сочетания равнялось требуемому числу рейсов по заявке h при выполнении условия (2), а каждое сочетание соответствовало отправке в рейсы как минимум двух СТС. После этого исключим первую строку матрицы [U] из рассмотрения и повторим процедуру для каждой следующей строки [и]. Аналогично этапу 1 найденные сочетания сохраним в массиве akJm, сформируем модели заявки и занесём их в матрицу моделей заявок [М]. Таким образом, матрица моделей заявок [м] сформирована. На следующем шаге формируется стек производственных моделей заявок Р.3.2. Формирование стека производственных моделей заявок
Построение производственных моделей заявок производится рассмотрением всех возможных сочетаний моделей заявок. На первом этапе формируется стек одинарных производственных моделей из всех моделей заявок матрицы [М \: Px-stack(-Mzj); i = l,2...q; j= 1,2...r.
После этого первый столбец матрицы [М] исключается из рассмотрения, и аналогичная процедура повторяется для каждого элемента второго столбца. Поиск бинарных производственных моделей заявок продолжается до последнего элемента (г — 1) - го столбца матрицы [М].
Если данные связи образуют производственные модели, то они заносятся в стек бинарных производственных моделей Р2:
P2=stack(MiJuMkJ); l i,k q; \ j,l r\ ]ФІ, На следующем этапе рассматриваются тернарные связи между всеми вариантами моделей заявок, а именно: бинарные производственные модели заявок Mi . u Мк , (у Ф Т) последовательно дополняются каждым элементом матрицы [М2\, сформированной из матрицы [М] путём вычёркивания столбцов j и / (рис. 12).
Метод оптимизации по Парето (метод последовательных уступок) является простым и удобным, но обладает недостатком: с ростом количества оптимизируемых параметров решение сильно усложняется и зачастую становится невозможным. Поэтому метод применяется в основном для простых задач [85; 101], с малым числом параметров. Решение поставленной задачи произведём по второму методу - свёрткой векторного пространства критериев. Для этого воспользуемся методом обобщённой целевой функции [78; 84; 85; 101], где при составлении обобщённого критерия качества Ko6(C,N,T) необходимо: - привести параметры к безразмерной форме, - назначить параметрам весовые коэффициенты, - определить параметрам знаки.
Информационная модель (рис. 13) отражает формирование и направление информационных потоков между основными блоками системы управления [45; 48]. Универсальность разработанной информационной модели заключается в том, что на физическом уровне - уровне базы данных (БД) - модель может быть реализована на любом из существующих серверов реляционных СУБД.
Формирование информационных потоков происходит следующим образом: от клиентов на предприятие (в АСУ АТП) поступают заявки, которые регистрируются в информационном блоке «Заявки». Процедурой «Анализ ресурсов» на основе информации блока «Ресурсы АТП» формируется «Массив СТС», в соответствии с которым происходит построение моделей заявок. На основе сформированных моделей заявок строятся производственные модели, из которых определяется рациональная производственная модель и отправляется на выполнение.
Блок «Управление ресурсами» аккумулирует данные следующих подсистем: Кадры, Учёт рабочего времени, Транспорт, Эксплуатация транспорта, Ремонт (рис. 14). Существует «Резерв ТС» - запас ресурсов, необходимый предприятию для организации непрерывного функционирования.
Требования к АСУ АТП
Проведённый в главе 1 сравнительный анализ АСУ, действующих на отечественных АТП [44], выявил общие черты систем этого класса. Разработанная АСУ АТП создана с учётом недостатков действующих систем, а также выявленных к АСУ АТП требований в соответствии с существующими методами и методологиями создания АСУ[23; 29; 47; 51].
Среди основных требований, которым должна отвечать АСУ АТП [47; 70], выделим следующие: эффективная работа с первичной информацией (достоверность информации за счёт снижения человеческого фактора, ликвидации дублирования; быстрота поиска и подачи информации; наглядность предоставления информации); поддержка принятия решений руководителя (основного заказчика системы) на основе имеющейся информации (подсказки системы, предупреждения, поиск оптимального решения из имеющихся на основе заданных критериев); анализ первичной информации (статистическая и аналитическая обработка показателей и результатов деятельности предприятия). масштабируемость; простота внедрения и сопровождения.
На решение задачи снижения затрат на внедрение и сопровождение наукоёмкой продукции (АСУ АТП), а также упрощения этих процедур нацелена концепция компьютерного сопровождения и поддержки изделия на всех этапах жизненного цикла - ИПИ-технологии (CALS-технологии). Таким образом, дополнительное требование к АСУ АТП - реализация системы в соответствии с концепцией ИПИ-технологий [65; 104; 105].
Принцип построения всех рассмотренных в главе 1 АСУ АТП заключается в регистрации бизнес-процессов текущей деятельности АТП посредством АСУ АТП (рис. 17). Централизованное хранилище информации и модули поддержки АСУ АТП представляют собой банк данных АТП и являются информационным фундаментом для планирования и оперативного управления [5].
Рассмотрим кратко основные методологии создания АСУ АТП. АСУ АТП Информация достоверность; скорость доступа; наглядность подачи. Поддержка принятия решений Обработка результатов деятельности статистическая; аналитическая.
Среди традиционных методов и методологий создания АСУ АТП, ориентированных на процедурность и структурность функциональной составляющей АСУ, можно выделить следующие [17; 18]: методология структурного анализа Иордана/де Марко и Гейна-Сарсона, методология Чена, методология Дж. Мартина, методология структурного анализа и проектирования (SADT-ме-тодология), метод структурного проектирования Джексона, метод Варнье-Орра.
Методологии структурного анализа Иордана/де Марко и Гейна-Сарсона [31; 63]. Данные методологии основаны на идее нисходящей иерархической декомпозиции процессов. Обе методологии рассматривают потоки данных для создания графического представления требований к функциональным компонентам системы. Методологии поддерживаются традиционными методами проектирования спецификаций и обеспечивают согласованное взаимодействие аналитиков, разработчиков и пользователей системы на основе средств описания результатов анализа в виде диаграмм потоков данных, словарей данных, спецификаций задач каждого процесса системы и их алгоритмов на псевдокоде или в виде диаграмм Насси-Шнейдермана.
Проектные спецификации строятся по диаграммам потоков данных и спецификациям задач автоматически. Диаграммы моделируют функции, которые система должна выполнять, но не позволяют представить отношения между данными и поведение системы в зависимости от времени. Для этого должны быть использованы другие методы.
Главной отличительной чертой методологии Гейна-Сарсона является наличие этапа, позволяющего определить содержимое хранилищ данных в диаграммах в виде списка элементов данных и отношений между ними, представление всей информации по модели в виде нормализованных таблиц.
Основным недостатком данных методологий является лежащий в их основе рецептурный подход, затрудняющий автоматизацию достаточно сложных задач, а также трудности при получении требуемой информации и согласование результатов этапов с заказчиком.
Методология Чена [68; 97; 102]. Методология предназначена для моделирования данных на разных уровнях представления, которые соответствуют следующим этапам автоматизации информационных процессов: 1) информационное представление в воображении человека; 2) структура информации в категориях «объекты» и «связи» для представления данных; 3) структура данных, не зависящая от доступа к данным; 4) структура данных, зависящая от доступа к данным.
Основу моделирования на первом этапе составляет фиксация семантики предметной области в категориях: сущность, набор сущностей, связь, набор связей, роль сущности в связи, атрибут, значение атрибута, набор значений. Под атрибутом понимается функция преобразования набора сущностей или набора связей в набор значений. На основе выделенных категорий строится концептуальная структура информации.
На втором этапе выполняется представление сущностей и связей в виде отношений «сущность-связь» и их идентификация с помощью ключей. Фиксация множества отношений и их первичных ключей осуществляется в технике диаграмм. На данном этапе также моделируются ограничения целостности данных и возможные операции над сущностями, связями, атрибутами и значениями.
Логическое и физическое моделирование структур данных (зависящих и не зависящих от доступа) выполняется с ориентацией на средства реализации.
Одним из основных недостатков данной методологии является то, что минимальная семантическая конструкция «сущность-связь-атрибут» даже для небольших задач порождает сложное концептуальное представление о реальном мире. Методология Дж. Мартина [14; 64]. Данная методология представляет общую стратегию разработки информационных систем для коммерческих организаций, особое внимание обращая на этап стратегического планирования анализа бизнес-процессов. На этапе стратегического планирования развития автоматизированных систем выполняется: построение информационного стратегического плана (ISP) с целями и стратегиями их достижения для бизнес-системы; выделение областей бизнес-процессов для анализа; построение организационной структуры бизнес-системы; определение порядка разработки информационных систем.
На этапе анализа бизнес-процессов выполняется их детализация по информационной и функциональной компонентам каждой задачи процесса. Для описания компонентов используются техника диаграмм при структуризации процессов и данных и табличное представление — для их увязывания между собой. Далее выполняются традиционные этапы логического и физического проектирования баз данных. Объектный подход к структуризации данных аналогичен по своим достоинствам и недостаткам методу Чена. Стратегическое планирование позволяет выполнять глобальную структуризацию информационных ресурсов для конкретной организации, т.е. оно также основано на «рецептурном» подходе, чем на формальном.
