Введение к работе
Актуальность темы. Актуальность темы определяется, с одной стороны, значимостью проблемы исследований возможных направлений развития угольной промышленности, а с другой стороны, необходимостью создания новых инструментальных средств для поддержки принятия решений при выполнении этих исследований.
Угольная промышленность - одна из ведущих отраслей топливно-энергетического комплекса (ТЭК) России. Уголь используется как энергетическое сырье для производства электроэнергии на теплоэлектростанциях, для отопления жилищ, а также как технологическое сырье (в виде кокса) в черной металлургии и химической промышленности (коксовые газы) для производства минеральных удобрений и пластмасс. Общие геологические запасы угля в России оцениваются в 4 трлн. тонн. В России сосредоточено 12% мировых запасов угля, Россия занимает четвертое место в мире (после Китая, США, Германии) по добыче каменного
угля.
В исследованиях систем энергетики и топливо - энергетического комплекса России в целом важное место занимают исследования возможных направлений развития угольной промышленности. Существенный вклад в исследования угольной промышленности внесли работы А.В. Коллегаева, А.С. Астахова, Э.Г. Саратовского и др. В ИСЭМ СО РАН под руководством Б.Г. Санеева развитием этого направления занимались А.Д. Соколов, Г.В. Агафонов, Л.Н. Такайпшили и др.
Исследования носят интеграционный многовариантный характер, т. е. исследователи, как правило, формируют множество вариантов исходных данных, рассчитывают их и выполняют анализ решений для каждого
варианта.
Для исследований разрабатывались программно-вычислительные комплексы для разных поколений ЭВМ, которые сейчас, к сожалению, либо утрачены, либо перешли в категорию унаследованного программного
обеспечения.
Развитие информационных технологий (ИТ) делает очевидной необходимость создания программного и информационного обеспечения, отвечающего требованиям современных ИТ, которое можно было бы легко модифицировать и адаптировать к изменяющимся условиям исследований, а также применения современных средств моделирования, например, системы агентного моделирования AnyLogic.
Следует отметить, что существенный вклад в работы, связанные со
структуризацией, хранением, обработкой данных, внесли К. Дж. Дейт, Е.Ф. Кода, Дж. Мартин, П.П. Чен, В.В. Бойко, В.М. Савинков и др. Вопросы разработки объектно-ориентированного подхода к созданию программного обеспечения рассмотрены в работах Г. Буча, Дж. Румбау, Э. Гаммы и др.
Таким образом, актуальность темы определяется, с одной стороны, важностью содержательной задачи, а с другой, необходимостью разработки нового методического подхода и инструментальных средств поддержки принятия решений при определении направлений развития угольной промышленности страны и ее регионов.
Объектом исследования является информационная технология исследований направлений развития угольной промышленности страны и ее регионов.
Предметом исследования являются методы построения и интеграции программного и информационного обеспечения для поддержки принятия решений при определении направлений развития угольной промышленности страны и ее регионов.
Методами и средствами исследования являются методы системного анализа, методы проектирования современных программных комплексов, теория систем баз данных, методы имитационного моделирования, методы информационного моделирования и объектно-ориентированного проектирования и программирования.
Цель диссертационной работы: разработка методического подхода и инструментальных средств (программного и информационного обеспечения) поддержки принятия решений при определении направлений развития угольной промышленности.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
Выполнить системный анализ предметной области и анализ существующих программных систем исследований в энергетике.
-
Провести анализ современных инструментальных средств моделирования, в том числе системы агентного моделирования AnyLogic и свободно-распространяемых средств OLAP-анализа.
-
Обосновать необходимость создания инструментальной среды поддержки принятия решений при определении направлений развития угольной промышленности и выбор включаемых в нее инструментальных средств.
-
Выполнить проектирование и разработку базы данных «Перспектива» для исследований развития угольной промышленности.
-
Обеспечить возможности работы на основе базы данных с информационными моделями, связанными с основными используемыми математическими моделями: моделью оптимизации добычи и поставок угля, как для регионов, так и страны в целом, и имитационной моделью «Балансы» для прогноза востребованных объемов добычи и поставок углей для разных уровней административного деления страны.
-
Выполнить проектирование и реализацию информационно-программного комплекса (ИПК) «Уголь» для поддержки принятия решений при определении направлений развития угольной промышленности.
-
Разработать технологию вычислительных экспериментов (ВЭ) и провести ВЭ с использованием разработанного программного и информационного обеспечения и внешних средств инструментальной среды.
Научная новизна. Новизну составляют и на защиту выносятся следующие положения:
-
Предложен новый методический подход к организации и разработке программного и информационного обеспечения поддержки принятия решений при определении направлений развития угольной промышленности, отличающийся тем, что вместо монолитного программно-вычислительного комплекса предлагается создать гибкую многокомпонентную инструментальную среду, интегрирующую как разработанные автором, так и внешние инструментальные средства.
-
Для построения ранее отсутствовавших базовых компонентов инструментальной среды (БД «Перспектива» и ИПК «Уголь») разработаны, с использованием современных информационных технологий и CASE-средств, модели данных и архитектура ИПК «Уголь».
-
Предложена новая технология проведения вычислительного эксперимента при определении направлений развития угольной промышленности, отличающаяся от ранее существующей тем, что она основана на применении предложенной инструментальной среды, в которой обеспечиваются совместное использование разработанных автором и внешних инструментальных средств.
Практическая значимость работы состоит в проектировании и реализации базы данных «Перспектива» и ИПК «Уголь», включающего следующие программные компоненгы: компонент расчета показателей,
компоненты формирования информационных моделей и обработки результатов расчетов. Разработанное программное и информационное обеспечение применяется в ИСЭМ СО РАН для исследований направлений развития угольной промышленности России и ее регионов.
Результаты диссертационной работы применены также при выполнении базового проекта СО РАН № IV.31.2.13 в рамках приоритетной программы исследований СО РАН, проектов по грантам РФФИ №10-07-00264, №11-07-00192 и гранту Программы Президиума РАН № 2.29.
Личный вклад. Положения, составляющие новизну и выносимые па защиту, получены лично автором.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались
на: III и IV Всероссийских конференциях «Винеровские чтения» (г. Иркутск,
2009, 2011 гг.); XIV, XV и XVI Байкальских Всероссийских конференциях
«Информационные и математические технологии в науке и управлении», (г.
Иркутск, 2009, 2010, 2011 гг.); XI и ХП Международных конференциях «Computer Science and Information Technologies» (Греция, Крит, 2009 г., Санкт-Петербург, 2010 г.); XL конференции молодых ученых ИСЭМ СО РАН «Системные исследования в энергетике», (г. Иркутск, 2010 г.); а также семинарах кафедры «Автоматизированные системы» факультета кибернетики Иркутского государственного технического университета, посвященных аттестации аспирантов, и семинарах лаборатории «Информационные технологии в энергетике» в ИСЭМ СО РАН.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 10 работ, из них 3 [1-3] в журналах, рекомендуемых ВАК РФ для опубликования научных результатов диссертаций на соискание степени кандидата технических наук.
Объем и структура работы. Диссертация объемом 119 стр. состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 105 наименований, основной текст изложен на 106 стр.
