Введение к работе
Актуальность темы исследования. В современных условиях важное значение приобретает проблема повышения эффективности управления флотом судоходных компаний. Это связано, прежде всего, с увеличением грузооборота, изменением экономических условий их функционирования. Поэтому основное внимание должно уделяться уменьшению эксплуатационных расходов флота и совершенствованию системы оперативного управления. Одно из ключевых направлений совершенствования оперативного управления флотом связано с получением достоверной информации о состоянии флота и дальнейшим ее анализом и принятием решений. До настоящего времени в системах оперативного управления методы анализа информации и принятия решений, в основном, применялись для решения задач контроля, нормирования учета и анализа финансового состояния судоходных компаний. В системах оперативного управления флотом практически не использовались методы идентификации процессов, что сказывалось на эффективности реализуемых решений и не позволяло вырабатывать управляющие воздействие, учитывающие текущее состояние компании, а также определять динамичное развитие судоходной компании на перспективу.
Применение средств вычислительной техники и передачи данных позволило существенно повысить качество управления работой судоходных компаний за счет получения оперативной информации о состоянии флота и последующего ее анализа. Подходы к анализу базируются на применении математических моделей и методах оптимизации. Большой вклад в разработку экономико-математических методов, алгоритмов оперативного управления и оптимизации работы судов внесли Б.А. Атлас, А.С. Бутов, К.А. Гаринов, В.П. Зачесов, А.П. Ирхин, Ю.М Кулибанов, В.Д. Левый, А.Г. Малышкин, Ю.М. Миронов, В.В. Неволин, С.В Перевезенцев, Ю.И. Платов, А.Ю. Платов, СМ. Пьяных, Л.М. Рыжов, В.П. Савин, В.В. Сахаров, А.А. Союзов, В.П. Толшин, В.М. Федюшин, В.Г Фомин, Ю.Н Уртминцев, Д.Н. Шустов и другие. Совершенствование оперативного управления особенно актуально в распределенных системах управления, которые являются доминирующими на речном транспорте. В первую очередь это связано с разработкой эффективных алгоритмов извлечения информации из удаленных
баз данных, методов идентификации процессов и их применением для оптимизации и обоснованного принятия решений в условиях неопределенности. Несмотря на внедрение информационных технологий на речном транспорте оперативному управлению и в первую очередь оперативному анализу, планированию, прогнозированию и принятию решений в системах управления флотом судоходной компании на основе математических моделей уделялось недостаточно внимания.
Целью работы является повышение эффективности принятия решений в системе оперативного управления флотом судоходной компании на основе совершенствования методов анализа данных, разработки и применения адаптивных математических моделей в условиях рисков.
Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие задачи:
1. Разработать логическую модель информационного обеспечения с
целью ее реализации в корпоративной информационной системе судоход
ной компании.
2. Разработать процедуру OLAP-анализа данных в системе оперативно
го управления флотом судоходной компании.
Синтезировать алгоритмы обнаружения пропущенных значений в результатах измерений на основе их прогнозирования с помощью двух статических моделей, описывающих изменение эксплуатационных показателей.
Разработать методику адаптивной идентификации процессов в подсистеме оптимизации эксплуатационных показателей работы флота по каналу "скорость движения - расход топлива".
Разработать процедуру применения информационных технологий для решения задач оптимизации эксплуатационных показателей работы флота с учетом рисков и применения адаптивных моделей. Синтезировать алгоритм решения задачи расстановки флота на основе минимаксного критерия с применением адаптивной модели.
Методы исследования. В диссертационной работе использованы методы теории математической статистики, идентификации, принятия решений, линейного и нелинейного программирования, матричного и системного анализа, экономико-математические методы, имитационное моделирова-
ниє.
На защиту выносятся следующие основные положения, разработанные в диссертации и составляющие научную новизну исследования:
Информационная модель процесса оперативного управления работой флота на основе применения IDEF-методологии; логическая модель информационного обеспечения процесса оперативного управления работой судна при движении по транспортной сети.
Процедура обнаружения пропущенных значений в данных, извлекаемых из корпоративной базы данных, основанная на прогнозировании пропущенного значения с помощью двух статических моделей и алгоритме принятия решения, базирующегося на процедуре нечеткого вывода.
Методика адаптивной идентификации процессов в подсистеме оптимизации эксплуатационных показателей управления флотом по каналу "скорость движения - расход топлива".
Метод идентификации эмпирического распределения вероятностей стояночного времени судна на классе экспоненциальных распределений, который базируется на определении характеристических показателей Ляпунова для динамической системы.
Процедуры поиска оптимальных параметров и принятия решений в распределенных системах оперативного управления флотом судоходной компании: а) алгоритм оптимизации, основанный на применении математических моделей расхода топлива в зависимости от скорости движения судна и имитационного моделирования стояночного времени и рисков, возникающих в процессе движения судна по закрепленным линиям; б) алгоритм минимизации эксплуатационных показателей работы флота, основанный на применении адаптивной математической модели, позволяющей прогнозировать расход топлива судами флота, движущимися по транспортной сеты.
Объектом исследования являются процессы, протекающие в системах оперативного управления флотом судоходной компании.
Предметом исследования является оперативное управление с использованием данных, извлекаемых из корпоративной информационной системы управления флотом судоходной компании.
Практическая значимость диссертационных исследований. Предложенные в работе методики, алгоритмы и программные модули могут
быть использованы в системах оперативного управления флотом для решения задач анализа, идентификации, оптимизации и принятия оптимальных управленческих решений по эффективной эксплуатации флота. Разработанные методики, алгоритмы и сценарии внедрены в учебный процесс МГАВТ.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на VII, VIII Международных конференциях «Идентификация систем и задачи управления» SICPRO '08, SICPRO '09 (Москва, 2008 г., 2009 г.); Третьей международной конференции «Математическое моделирование социальной и экономической динамики» (MMSED-2010) (Москва, 2010 г.); VI научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов г. Липецк 12 апреля 2005 г. (Липецк, 2005 г.); на научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Московской государственной академии водного транспорта (Москва, 2010, 2011 гг.); XIV научной конференции МГТУ «Станкин» и «Учебно-научного центра математического моделирования МГТУ «Станкин» по математическому моделированию и информатике. (Москва, 2011 г.).
Публикации. Содержание работы отражено в 10 научных статьях, из них 4 опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов и заключения, списка литературы и приложений. Основная часть работы изложена на 143 страницах. Диссертация содержит 169 страниц, 18 таблиц, 55 рисунков.
