Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Оптимизация текущего плана распределения автомобильного топлива в системе автотранспорта общего пользования 13
I. Текущее планирование распределения автомобильного топлива в Министерстве автомобильного транспорта Украин ской ССР 13
2. Оптимизация распределения автомобильного топлива на этапе текущего планирования 29
3. Модель оптимального текущего планирования работы авто транспорта и распределения ресурсов 41
Глава 2. Экономико-математические модели и методы в текущем планировании распределения автомобильного топлива 56
I. Модель текущего планирования распределения автомобильного топлива для отраслевого уровня управления 56
2. Статистический анализ данных модели текущего планирования распределения ресурсов автомобильного топлива 75
3. Методы прогнозирования и корректировки текущего плана распределения автомобильного топлива 91
Глава 3. Проблемы практической реализации составления текущего плана распределения автомобильного топлива 106
I. Сравнительный анализ вариантов составления текущего плана распределения автомобильного топлива 107
2. Некоторые вопросы построения программного и информа ционного обеспечения 124
Заключение 141
Список основной использованной литературы
- Оптимизация распределения автомобильного топлива на этапе текущего планирования
- Модель оптимального текущего планирования работы авто транспорта и распределения ресурсов
- Статистический анализ данных модели текущего планирования распределения ресурсов автомобильного топлива
- Некоторые вопросы построения программного и информа ционного обеспечения
Оптимизация распределения автомобильного топлива на этапе текущего планирования
Министерству автомобильного транспорта общего пользования планируется и доводится в соответствующих разделах народнохозяйственного плана задание по объемам автотранспортных перевозок /транспортной работы/, которые обозначим через Г , и ресурсам автомобильного топлива,т которые обозначим через Ci . Так как план министерства должен удовлетворять принципу сбалансированности, то выделенного количества топлива должно быть достаточно для выполнения заданного объема транспортной работы. Для формирования такого сбалансированного плана необходимо либо уметь рассчитать объем топлива, требуемый для выполнения плана-задания г , либо уметь рассчитать объем транспортной работы, которую можно выполнить, располагая объемом топлива О. . Говоря более формально, необходимо знать хотя бы одну из функций: функцию затрат топлива f-r Q , или производственную функцию g.-Q- r. Тогда, зная Q , можно рассчитать объем транспортной работы, который можно выполнить: Ггдш); наоборот, зная Г , можно рассчитать необходимое количество ресурса топлива для выполнения этой работы: Q-ТСГ).
Объектам планирования, автотранспортным управлениям и объединениям, множество которых обозначил через Р , плановые органы министерства должны сформировать план, включающий объем транспортной работы Гр (рс Р; и количество выделяемого автомобильного топлива Qp (рєР;. Этот план тоже должен быть сбалансирован. Это значит, что для каждого объекта планирования известна хотя бы одна из функций - функция затрат топлива /р(рсР) или производственная функция gpCpcPjn выполняются равенства fp(rp)-Qp и gp(QP)=rP. Вектор, составленный из количеств ресурсов топлива, выделенных каждому автоуправлению или объединению, обозначим через (QP)pup . Этот вектор будет распределением ресурса Q автомобильного топлива между подразделениями министерства, если выполнится условие UpepGp O , т.е., если выполнится ресурсное ограничение: сумма затрат топлива всеми автоуправлениями равна выделенному фонду топлива. Вектор, составленный из планов автотранспортных перевозок есть распределение транспортной работы министерства при условии, что Zpp/ = г , т.е., если объем транспортной работы, выполненный всеми автоуправлениями и объединениями, равен объему работы, доведенному всему министерству. распределение ресурсов автомобильного топлива связано с распределением.транспортной работы одним из соотноиений
Из этого следует вывод, которым нуг.но руководствоваться при постановке задачи оптимального текущего планирования распределения автомобильного топлива: распределение топлива должно быть связано с распределением объемов транспортной работы. Так как одно из распределений определяет другое, то необходимо оба эти распределения находить, решая одну оптимизационную задачу, в которой либо распределение автомобильного топлива, вектор (QP)pp , является независимым переменным, а распределение транспортной работы рассчитывается с помощью этого вектора, либо наоборот, распределение транспортной работы, вектор (Гр)рер , является независимым переменным, а распределение автомобильного топлива, вектор СО.р)рер , рассчитывается на основании вектора (ГР)Рр .
При известных функциях затрат топлива fP (р є Р) каждым автоуправлением или объединением и при известных производственных функциях дрфР), безразлично, какой из векторов (Яр)рбр или (Jp)peP выбрать в качестве неизвестного.
Если в качестве неизвестного выбрать распределение автомобильного топлива, то целью оптимизации будет Обеспечение наиболее эффективного использования выделенных ресурсов топлива. Для этого нужно будет стремиться выполнить как можно больше транспортной работы, или, иначе говоря, стремиться к максимизации суммы рерГР. Если же в качестве неизвестного выбрать распределение транспортной работы, то целью оптимизации будет обеспечение наиболее экономного расходования топлива. Для этого нужно будет стремиться минимизировать сумму 2Грбр Gp . Следовательно, указанные подходы к распределению автомобильного топлива приводят к двум оптимизационным задачам, цели которых различны, поэтому важно определить, каким образом необходимо оптимизировать распределение автомобильного топлива на транспорте: на основе распределения транспортной работы или прямо распределяя топливо.
Модель оптимального текущего планирования работы авто транспорта и распределения ресурсов
Для построения модели текущего планирования работы автотранспорта необходимо рассмотреть объекты, участвующие в формировании транспортного процесса.
Множество вариантов реализации /распределения/ плана перевозок в системе автотранспорта общего пользования формируется при взаимодействии хозяйственных единиц, участвующих в транспортном процессе: автотранспортных предприятий и организэдии; производственных предприятий; потребителей продукции материального производства; снабженческо-сбытовых организаций; желеннодоПОЕНЫХ станций и портов. С точки зрения организации перевозочного процесса эти хозяйственные единщы можно разбить на три группы: грузополучатели, грузоотправители и транспортные хозяйства. Материальные объекты, участвующие в перевозочном процессе и обеспечивающие его, следующие: грузы, транспортные сети, подвижной состав.
Автомобильный транспорт обеспечивает перевозку практически всей номенклатуры продукции, производимой в стране. Грузы классифицируются, во-первых, по отраслевому признаку, во-вторых, по элементам, характеризующим условия перевозки. С отраслевой точки зрения соотношение перевозимых грузов автотранспортом общего пользования в стране следующее: промышленность - 33$, строительство - 33/6, сельское хозяйство - 23$, торговля - 5$, остальные отрасли Но в отраслевой классификации грузов не отражена і взаимосвязь между характером груза и типом подвижного состава, необходимая для рациональной организации транспортного процесса, обеспечения сохранности груза и безопасности его транспортировки. Поэтому грузы еще дифференцируют по их физическим свойствам, упаковке, способам погрузки и т.д., т.е. по всем тем признакам, которые важны при транспортировке грузов.
Наиболее эффективно использовать для перевозки различных грузов специализированный подвижной состав, основные типы которого следующие: автомобили-самосвалы и автомобили-цистерны для навалочных грузов; автомобили-цистерны для наливных грузов; автопоезда для длинномерных грузов; автопоезда-панелевозы; автопоезда-фер-мовозы; автопоезда для тяжелых неделимых грузов; автомобили, оборудованные специальными фургонами для грузов без тары; автомобили-рефрижераторы для скоропортящихся грузов; автомобили-самопогрузчики и т.д.
Важное значение для эффективной организации транспортного процесса имеет также выбор маршрутов движения подвижного состава. Следовательно, при планировании работы автомобильного транспорта необходимо основываться на анализе взаимодействия хозяйственных единиц, которые разбиваются на группы грузоотправителей / , грузополучателей I , подразделений автотранспорта Р, а также учитывать типы грузов L , типы автомобилей S, маршруты движения автотранспорта N , необходимые ресурсы М .
Определенные ограничения на функционирование автотранспорта налагает система поставщиков автомобильного топлива - подразделений Госкомнефтепродукта УССР, множество которых обозначим через D В настоящее время на уровне планирования Минавтотранса УССР в это множество включаются все одиннадцать территориальных управлений по обеспечению нефтепродуктами и некоторые нефтебазы Госкомнефтепродукта УССР.
В автомобильном транспорте затраты на перевозку грузов и пассажиров состоят из затрат: учитываемых автотранспортными организациями; связанных с выполнением экспедиционных операций; на погрузочно-разгрузочные работы; дорокных затрат. В стоимость перевозок, учитываемых автотранспортными организациями, входят расходы на: топливо, эксплуатационные материалы, шины, техническое обслуживание и текущий ремонт, амортизационные отчисления на капитальный ремонт подвижного состава, заработную плату водителей, накладные расходы, амортизационные отчисления на восстановление подвижного состава. Затраты на экспедиционное обслуживание состоят из расходов на сдачу, сопровождение и прием грузов. Дорожные затраты состоят из: затрат на строительство дорог, затрат на ремонт дорог, затрат на обеспечение безопасности движения по дорогам /56, G -L J. t\j/ Ф
При решении задач текущего планирования, как правило, не учитываются неизменяюищеся составляющие затрат. Поэтому в целевую функцию задачи не будем включать амортизационные отчисления на восстановление и капитальный ремонт подвижного состава, так как в течение года структура и численность подвижного состава остается сравнительно постоянной. Оставшиеся затраты разобьем на следующие составляющие: затраты на ресурсы; затраты, связанные с нахождением грузов в пути; затраты на транспортировку, куда включим все оставшиеся затраты.
Статистический анализ данных модели текущего планирования распределения ресурсов автомобильного топлива
Прежде всего введем обозначения, которые будут удобны для идентифі Шации подмножеств из D , соответствующим понятиям, подобным, например, использованному при неформальной постановке задачи распределения автомобильного топлива понятию "в целом по министерству в разрезе видов транспортной работы". Эти подмножества будем идентифицировать верхними и нижними индексами, например, dm ot Сами индексы будут элементами соответствующих множеств атрибутивных признаков, включенных в модель М =( ",Д2). В определение подмножества войдут те элементы из Ю , у которых атрибуты, соответствующие нижним индексам, фиксированы, а атрибуты, соответствую-щие верхним индексам, принимают все возможные значения. Тогда dmkot cD определится следующим равенством: art ={ р,е,тАо.і)бДІ pcP.ee Е, /2.1.11/ т.е. в dmLt войдут те элементы из D , у которых т,к,0 и t фиксированы, а р и Є принимают любые допустимые значения. Описанное правило использования индексов будет широко применяться и в дальнейшем.
Согласно определению аддитивных функций на т Ш), значение 0L на dkot вычислится равенством QL(dkc0t) =Zd.a i4 0Ы . /гл.и/
По определению множество dmkot содердит точки со всевозможными автоуправлениями и кварталами. Суммируя по этим точкам, получим фонд топлива в году t в целом по министерству за год при фиксированных виде топлива т , виде перевозок к и виде оплаты
Тройка (ГП,к,0), идентифицирует вид транспортной работы. Если t -индекс планового года, то множество аты описывает понятие "в целом по министерству на плановый год по фиксированному виду транспортной работы".
Определим подмножество из (Ю), состоящее из множеств dmket равенством лчАк imcM.kcK.oeoi. Тогда фонды автомобильного топлива, которые необходимо распределить, есть значения функции QL на множестве Dt . Найти распределение фондов автомобильного топлива в разрезе автоуправлений /объединений/, видов транспортных работ и кварталов в плановом году означает найти значения функции QL на множестве Bt: Ю ={cp,e,m,k,o,b I реР, ееЕ,теМ,оеО} таким образом, чтобы выполнялись равенства /2.1.12/. Выбор конкретных методов прогнозирования для решения этой задачи будет сделан после статистического анализа данных, включенных в модель
Как было показано в предыдущем параграфе, на расход и групповой расход автомобильного топлива оказывает влияние большое количество различного рода факторов. Учет их при решении задач текущего планирования распределения автомобильного топлива на отраслевом уровне управления в настоящее время практически невозможен из-за необходимости сбора и обработки в сжатые сроки больших объемов информации. В диссертации предлагается использовать методы прогноза показателей по их динамическим рядам.
В настоящем параграфе проведен статистический анализ данных, включенных в модель текущего планирования распределения автомобильного топлива по ГДшав то трансу УССР за период с 1976 по I960 годы. Рассмотрены вопросы группировки данных, проведен общий анализ структуры потребляемого автомобильного топлива, динамических рядов значений фактических данных, обеспеченности министерства автомобильным топливом. Статистический анализ позволил определить те методы прогноза с помощью динамических рядов данных, которые целесообразно использовать для решения задач текущего планирования распределения автомобильного топлива.
Рассмотрим данные, характеризующие потребление топлива в целом по Шшав то трансу УССР.
В табл.2.2.1. приведен сравнительный анализ выполненной транспортной работы за 1976-1980 годы. Как видно из таблицы, в десятой пятилетке проявилась четкая тенденция к росту транспортных перевозок подвижным составом с дизельными двигателями. Грузовые перевозки на дпзтопливе в 1980 году возрасли по сравнению с 1976 годом более чем в два раза и составляют более чем третью часть от объема всех грузовых перевозок, в то время как в 1976 году они составляли менее четверти грузовых перевозок по отрасли. Перевозки автобусами с дизельными двигателями возрасли за этот ие период более чем в полтора раза, возрос и их объем в общем пассаглрообороте /от 1Ъ% в 1976 г. до Л% в 1980 г./.
За пятилетку сократились на 6% грузовые перевозки на автобензине .
В табл.2.2.2 представлена динамика изменении расхода топлива по видам работ в 10 пятилетке.. Как видно из таблицы, в изменении расхода топлива имеют место те не тенденции, что и в изменении транспортной работы. Растет расход дизельного топлива и относительно уменьшается расход автобензпна.
Некоторые вопросы построения программного и информа ционного обеспечения
Информация в документо-ориентированной информационной базе комплекса задач по управлению обеспечением автомобильным топливом представлена в точности в форме входных документов, дополненшх некоторыми служебными данными, необходимыми для контроля. Структура подбазы хранимых данных долина определяться моделью предметной области, отражаемой информационной базой, а также методами отражения, предоставляемыми используемой системой управления базами данных.
Как известно, управления базами данных включает в себя три аспекта: управление информацией, управление данными, управление хранением данных /84/.
Особый интерес при решении этих вопросов представляет реляционный подход к системам баз данных. Но реляционный метод не решает всех проблем организации данных. Эффективное решение этих проблем может быть достигнуто за счет использования базы данных, построенной реляционно и имеющей слойную архитектуру. Идеи слойной архитектуры СУБД впервые были предложены Сенко /238/ и Браччи /23S/, а после появления рекомендаций Исследовательской группы по системам управления базами данных ANSI/SPARC /240/ получили всеобщее признание .
Система "Пальма" - реляционная СУБД со слойной архитектурой. Авторы выделяют у баз данных, управляемых этой СУБД, пять уровней: проблемный, концептуальный, уровень отношений, уровень абстрактных данных, уровень хранимых блоков данных /66/.
Уровень хранимых блоков данных, уровень абстрактных данных и уровень отношений составляют в совокупности внутреннюю модель баз данных. Концептуальный уровень в каждой конкретной реализации базы данных есть схема этой базы. Проблемный уровень реализует взгляд на базу с точки зрения приложений.
Уровень хранимых блоков данных и уровень абстрактных данных жестко определены СУБД "Пальма". Згровень отношений, налагая определенные ограничения, предоставляет администратору базы данных широкий спектр возможностей для реализации схемы базы данных, построенной на концептуальном уровне. Сама схема базы почти не зависит, а проблемный уровень логически не зависит от СУБД "Пальма".
Удобство работы пользователя на проблемном уровне определяется с одной стороны интерфейсом пользователя, предоставляемым СУБД, а с другой - логической структурой базы на концептуальном уровне, причем, чем сложнее структура базы, тем сложнее интерфейс пользователя. Логическая структура базы определяется конкретной предметной областью, отображаемой в базе данных, что ограничивает возможность упрощения схемы базы. Кроме того, это упрощение может привести к ухудшению временных характеристик базы и снижению надежности ее эксплуатации. Следовательно, СЗГБД, управляющая базой, отражающей сложную предметную область, не всегда эффективно позволяет реализовать интерфейс пользователя и обеспечить приемлемые характеристики базы. Одним из путей решения этой проблемы является наращивание дополнительных слоев в архитектуре системы базы данных, управляемых СУБД "Пальма".
В подбазе хранимых данных комплекса задач по управлению обеспечением автомобильным топливом к информационным слоям, подчеркиваемым СУБД "Пальма", добавлены еще два слоя, позволяющие строить интерфейс пользователя базы данных, независящий от сложности концептуального уровня и интерфейсов пользователя, предоставляемых СУБД /40/.
Первый из введенных слоев, названный надконцептуальным уровнем, реализует модель предметной области. Введение надконцептуаль-ного уровня потребовалось для того, чтобы существенно уменьшить затраты внешней памяти, необходимой для размещения подбазы хранимых данных. Необходимая реорганизация информации, позволяющая сократить затраты памяти привела к такой информационном модели предметной области, которая не реализуема средствами СУБД "Пальма".
Второй из введенных уровней, надпроблемный, обеспечивается такой формой представления данных и языком их описания и манипулирования, которые дают возможность пользователю, совершенно не знакомому с архитектурой подбазы хранимых данных и с интерфейсами пользователя, предоставляемыми СУБД "Пальма", реализовывать приложения, для которых требуется информация, хранящаяся в подбазе хранимых данных комплекса задач по управлению обеспечением автомобильным топливом.
Рассмотрим структуры надпроблемного, надконцептуального и концептуального уровней подбазы хранимых данных комплекса задач по управлению обеспечением автомобильным топливом.
Надпроблемный уровень описывается моделью текущего планирования распределения автомобильного топлива, построенной во второй главе. Язык манипулирования данными надпроблемного слоя максимально приближен к языку, с помощью которого была описана указанная модель.
Модель надконцептуального уровня строится на основе модели текущего планирования распределения автомобильного топлива. Напомним, что модель текущего планирования распределения автомобильного топлива обозначалась как M=(f,D,Z) , где - функции модели, Ю - область определения этих функций, Ї - детерминированные взашлосвязи между функциями. Для построения логической структуры информационной базы взашлосвязи между функциями не нужны /проверка обеспечения этих взаимосвязей должна быть возложена на программные средства/, а существенную роль играет область значения функций, которую в дальнейшем обозначит.! через V .
