Содержание к диссертации
Введение 4
1. Современное состояние речного транспорта России и информационное обеспечение работы Государственных 10
бассейновых управлений водных путей и судоходства (ГБУВПиС)
1.1. Состояние и регулирование речного транспорта 10
1.2 Управление речным транспортом в Азово-Донском бассейне
1.3 Применение технологий спутниковых навигационных систем в работе Государственных бассейновых управлений 32
1.3.1 Спутниковые навигационные системы (СНС) 32
1.3.2 Применение технологий СНС для расстановки плавучей обстановки и проведения изыскательских работ 41
2. Экономико-математический анализ временных и объемных характеристик случайных величин информационных процессов в системе управления службами пути ГБУВПиС
2.1. Статистические характеристики и законы распределения случайных величин 49
2.2. Регрессионные модели для прогнозирования объемных характеристик информационных потоков в службе пути ГБУВПиС 62
2.3. Результаты имитационного моделирования информационных процессов 68
2.4 Моделирование информационной системы службы пути ГБУВПиС 70
3 Сравнительный количественный анализ характеристик качества и выбор ИС для автоматизации процессов управления в службах пути ГБУВПиС 82
3.1 Потребности предметной области и содержательное обоснование выбора типа ИС для служб пути ГБУВПиС 82
3.2 Показатели качества геоинформационных систем как основы построения систем поддержки принятия решений в службах пути ГБУВПиС
3.3 Применение экспертных методов для оценки качества геоинформационных систем 105
3.4 Сравнение геоинформационных систем по критерию функциональной полноты 108
Заключение 114
Список использованных источников 116
Приложения 129
Введение к работе
Актуальность темы. В современной жизни России особо значимую роль выполняет транспортная система, которая, в настоящий момент, переживает трудности переходного периода и реформирования.
В единой транспортной системе одно из основных мест занимает речной транспорт, который осуществляет перевозки грузов и пассажиров по внутренним водным путям России и внешнеторговые перевозки. Управление речным транспортом осуществляет Служба речного флота ("Росречфлот") в составе Министерства транспорта России. В ходе реформирования системы речного транспорта представителями Росречфлота на местах стали Государственные бассейновые управления водных путей и судоходства (ГБУВПиС). На них возложен широкий круг обязанностей, включающих в себя осуществление государственного регулирования речного транспорта, контроль за обеспечением безопасности судоходства, пожарной и экологической безопасности, надзорные функции и др.
Основой обеспечения безопасности на водном транспорте и гарантированных глубин для осуществления судоходства является оперативная и достоверная информация, в том числе картографическая, о состоянии и происходящих изменениях обстановки, габаритов судового хода, гидротехнических сооружений и т. д. Необходимо учитывать, что ГБУВПиС, как основные составляющие системы речного транспорта, достаточно новые субъекты в структуре Министерства транспорта России. Это предопределяет необходимость детального анализа возможностей применения в работе ГБУВПиС современных информационных технологий, предназначенных для обработки пространственных данных: геоинформационных систем (ГИС) и спутниковых навигационных систем (СНС). К сожалению, в настоящее время, не существует цифровых карт регионов, отвечающих требованиям судоходства, а традиционные карты, которые можно было бы использовать на первоначальном этапе создания ГИС - проектов для речного транспорта, устарели. Поэтому перед государством, в целом, и ГБУВПиС, в частности, стоит цель — создание электронных карт, содержащих достоверную и постоянно обновляющуюся информацию о внутренних водных путях России. При этом возникает проблема анализа информационных потребностей пользователя и подбора информационной системы, пригодной для решения таких задач и использования в данном секторе экономики.
Теоретические проблемы использования геоинформационных систем (ГИС) рассматривались в работах А. М. Берлянта, И.К. Лурье, В. С. Тикуно-ва, В. Хаксхолда, А. В. Кошкарева, В. Я. Цветкова, СВ. Шайтуры, Д. В. Ли-сицкого, В. Г.Линника, Ю. Б. Баранова и других ученых. Однако, нам не известны исследования, посвященные сравнительному (количественному) анализу эксплуатационных характеристик различных геоинформационных систем, применению ГИС для контроля судоходной обстановки на реке. Нам также не встречались работы, в которых бы проводился анализ характеристик информационных процессов в ГБУВПиС.
Объектом исследования являются информационные процессы в службе пути ГБУВПиС и геоинформационные системы.
Цель диссертационной работы - формализованный анализ предметной области и выбор системы поддержки принятия решений в службах пути Государственных Бассейновых Управлений.
Для достижения поставленной цели на основе исследования сложившейся практики в изучаемой предметной области необходимо было решить следующие задачи:
• выделить ведущие операции, выполняемые при работе с информационной системой в службе пути ГБУВПиС;
• выдвинуть и проверить гипотезы о законах распределения случайных
величин в работе службе пути ГБУВПиС;
• проанализировать факторы, оказывающие основное влияние на объемные характеристики информационных потоков;
• провести хронометражные наблюдения на действующих ГБУВПиС для получения данных о продолжительности выполнения основных операций при работе с информационной системой в службе пути ГБУВПиС;
• оценить степень статистической связи между показателями, характеризующими интенсивность производственной деятельности ГБУВПиС;
• разработать модели для оценки статистических характеристик и законов распределения времени выполнения групп функциональных операций, а также их совокупностей;
• провести содержательный анализ эксплуатационных характеристик геоинформационных систем;
• определить перечень функций, реализуемых существующими геоинформационными системами;
• количественно оценить степень соответствия той или иной системы требованиям пользователя к функциональной полноте; проранжировать геоинформационные системы по критерию функциональной полноты; оценить степень взаимосвязи между геоинформационными системами по функциональным операциям.
Теоретической и методологической основой исследования явились труды российских и зарубежных ученых по рассматриваемой проблеме, материалы конференций и совещаний, статьи в сборниках научных трудов и периодической печати по проблемам, относящимся к теме исследования, большой теоретический и прикладной материал научно-исследовательских институтов, данные проведенных экспериментальных исследований. В качестве инструментария для решения поставленных задач использовались основные положения экономико-математических и статистических моделей и методов, системного анализа, информатики, теория экспертных оценок, метод формализованного анализа информационных характеристик объекта управления, алгоритм сравнения сложных систем по критерию функциональной полноты, а также современные программные средства.
Эмпирическую базу исследования составили данные, собранные в ходе активных и пассивных экспериментов, статистические и отчетные данные ГБУВПиС.
Научная новизна результатов исследования. Новыми являются:
• перечень ведущих операций, формирующих информационное обеспечение службы пути ГБУВПиС, и оказывающих определяющее влияние на характер и качество оперативных управленческих решений ЛПР службы пути ГБУВПиС;
• вывод о стохастической природе информационных процессов в службе пути ГБУВПиС (по выделенной группе функциональных операций), в том числе вывод о том, что потоки заявок на выполнение функциональных операций являются случайными, стационарными и не имеют последействия; результаты проверки гипотез о законах распределения числа выполнений основных операций;
• выделенный набор факторов, оказывающих основное влияние на объемные характеристики информационных потоков - на среднее число запросов к базе данных, на среднее число выполняемых в течение рабочего дня операций и другие;
• оригинальные по составу факторов и обладающие хорошими прогнозными свойствами статистически значимые уравнения связи между показателями, характеризующими интенсивность производственной деятельности ГБУВПиС и объемами обрабатываемой оперативной информации в Государственных Бассейновых Управлениях;
• имитационные модели, разработанные для оценки статистических
характеристик и законов распределения времени выполнения групп одинаковых функциональных операций, а также времени выполнения отдельных совокупностей из нескольких различных функциональных операций, которые подтвердили их адекватность исследуемым реальным процессам;
• сформированный в процессе содержательного и количественного (формализованного) анализа полный перечень функций, реализуемых наиболее распространенными геоинформационными системами;
• результаты оценки функциональной полноты геоинформационных систем, позволившие систематизировать сведения о функциональной полноте существующих геоинформационных систем и количественно оценивать степень соответствия геоинформационной системы по функциональной полноте требованиям пользователя - Государственного Бассейнового Управления;
• полученные количественные оценки степени взаимосвязи между геоинформационными системами и рассчитанные ранги геоинформационных систем по критерию функциональной полноты, использование которых позволяет формировать группы геоинформационных систем, имеющих одинаковую функциональную полноту, сопоставлять их цены и другие характеристики и сделать обоснованный выбор геоинформационной системы, соответствующей требованиям системы управления службами пути ГБУВПиС.
Практическая значимость результатов исследования:
• данные об интенсивности информационных потоков могут быть использованы для совершенствования процессов функционирования служб пути ГБУВПиС;
• построенные регрессионные модели позволяют оценить трудоемкость обработки информации в службе пути ГБУВПиС, а также дают возможность оценить вероятность выполнения как отдельных операций, так и всего комплекса функциональных операций за заданный промежуток време ни и, соответственно, повысить качество управленческой деятельности в ГБУВПиС;
• разработанные имитационные модели для оценки статистических характеристик и законов распределения времени выполнения групп одинаковых функциональных операций, а также времени выполнения отдельных совокупностей из нескольких различных функциональных операций, могут быть использованы в практической деятельности ГБУВПиС, так как экспериментально подтверждена их адекватность исследуемым реальным процессам;
• статистические модели для прогнозирования ряда показателей учетного процесса, разработанные на основе отчетных данных ГБУВПиС, применялись для оценки трудоемкости выполнения основных учетных работ;
• результаты количественного анализа геоинформационных систем по критерию функциональной полноты, полученные оценки степени взаимосвязи между системами по функциональным операциям, ранги систем по критерию функциональной полноты могут быть использованы для оптимального выбора геоинформационных систем.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались на Межгосударственных научно-практических конференциях «Экономико-организационные проблемы проектирования и применения информационных систем» (г. Ростов-на-Дону, РГЭУ) в 1998-2001 гг.По результатам исследования опубликовано 4 печатных работы.
