Содержание к диссертации
Введение
1 Актуальность задачи автоматизации процесса ведения заказных спецификаций 7
1.1 Структура и организация документооборота в хозяйстве автоматики и телемеханики Узбекских железных дорог. Процесс ведения заказных спецификаций 8
1.2 Первичный ввод и формирование электронной версии заказных спецификаций 16
1.3 Анализ существующих систем электронного документооборота 20
1.4 Структура методики исследования ведения заказных спецификаций 32
1.5 Выводы и постановка задач диссертации 37
2 Синтез алгоритма ведения заказных спецификаций в электронном виде 38
2.1 Анализ существующей технологии организации обработки заказных спецификаций 38
2.2 Обобщенная формализованная схема ведения заказных спецификаций 47
2.3 Синтез объединенного алгоритма процесса ведения заказных спецификаций 54
2.4 Автоматизированная технология ведения заказных спецификаций на основе ОФС 61
2.5 Анализ существующих и предлагаемых алгоритмов 65
2.6 Выводы 70
3 Методы построения модели управления заказами материалов и оборудования 71
3.1 Анализ состояния вопроса 71
3.2 Разработка метода распределения оборудования на основе коэффициента эффективности 73
3.3 Выводы 84
4 Разработка технологий автоматизированного ведения заказных спецификаций 85
4.1 Использования автоматизации в процессе ведения заказных спецификаций 85
4.2 Автоматизированное рабочее место ведения заказных спецификаций 89
4.3 Взаимодействие с другими информационными системами 98
4.4 Внедрение результатов диссертационной работы 102
4.5 Выводы 105
5 Методика оценки и анализа экономической эффективности методов контроля и оптимизации заказных спецификаций в электронном документообороте 106
5.1 Экономическое обоснование эффективности внедрения АРМ-ВЗС 106
5.2 Составляющие показателей эффективности
5.3 Методика определения экономической эффективности внедрения разработанных методов 116
5.4 Оценка экономической эффективности АРМ-ВЗС 121
5.5 Выводы 124
Заключение 125
Список использованных источников
- Первичный ввод и формирование электронной версии заказных спецификаций
- Синтез объединенного алгоритма процесса ведения заказных спецификаций
- Автоматизированное рабочее место ведения заказных спецификаций
- Составляющие показателей эффективности
Введение к работе
Актуальность проблемы. В связи с необходимостью строительства новых систем железнодорожной автоматики и телемеханики, модернизации, реконструкции и замены устройств, важной задачей является контроль и мониторинг жизненного цикла систем железнодорожной автоматики и телемеханики (СЖАТ) на основе автоматизации процесса ведения заказных спецификаций (ВЗС).
Процессы заключения договоров, формирования заказных спецификаций, получения оборудования объектов сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) в настоящее время не формализованы. При этом отдельные операции выполняются автоматизированным способом. Отсутствие единой информационной среды между участниками процесса ВЗС приводит к несвоевременному формированию заказов, задержкам выполнения заказов, нерациональной последовательности доставки приборов и оборудования и, в конечном счете, к нарушению сроков ввода в эксплуатацию объектов автоматики и телемеханики.
Актуальность задачи автоматизации процесса ВЗС устройств железнодорожной автоматики обусловлена низким качеством процесса формирования заказных спецификаций (ЗС), значительными сроками обработки документации по ЗС, низким уровнем развития безбумажной технологии взаимодействия между проектными организациями, службой автоматики и телемеханики и дистанциями СЦБ при составлении ЗС.
Целью исследования является разработка методов и алгоритмов формализованного описания и оптимизации процесса ВЗС, положенных в основу автоматизированной системы ведения заказных спецификаций. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
разработка обобщенной формализованной схемы, описывающей процесс ВЗС;
разработка формализованного описания алгоритмов процесса ВЗС;
разработка метода оптимизации распределения заказов оборудования;
разработка метода объединения алгоритмов процесса ВЗС, позволяющего объединять алгоритмы при наличии параллельных ветвей;
оценка экономической эффективности применения модулей системы АРМ-ВЗС.
Методы исследования. Для решения задач, поставленных в диссертационной работе, использовались методы оптимизации, теории алгоритмов и формальных грамматик.
Достоверность научных положений обоснована практическими результатами внедрения и опытной эксплуатации разработанных методов и алгоритмов в системе АРМ-ВЗС (автоматизированное рабочее место ведения заказных спецификаций) на сети дорог РФ, на Узбекских железных дорогах и в проектных организациях.
Научная новизна работы:
разработана формализованная схема, позволяющая определить контрольные параметры для мониторинга процесса ВЗС;
разработан метод объединения алгоритмов процесса ВЗС, обеспечивающий сокращение времени обработки ЗС;
на основе формализованной схемы процесса ВЗС, разработаны методы и алгоритмы синтеза системы АРМ-ВЗС.
разработан метод оптимального распределения заказов приборов и оборудования по критериям стоимости и времени.
Практическая ценность диссертационной работы состоит в решении задачи создания методов автоматизации процесса ведения заказных спецификаций, и оптимизации распределения оборудования по заводам на основе заказных спецификаций.
Реализация результатов работы. Полученные в работе теоретические и практические результаты используются в системе АРМ-ВЗС, внедренной на сети дорог РФ, на Узбекских железных дорогах и в проектных организациях.
Апробация работы. Основные результаты, полученные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на XIII международной научно-практической конференции «Информационные технологии на железнодорожном транспорте» Инфотранс–2008 (Санкт-Петербург, гостиница Park Inn, 15-18 октября 2008г.), XI Санкт-Петербургской международной конференции “Региональная информатика-2008” (Санкт-Петербург, ПГУПС, 22-24 октября 2008г.), III Республиканской научно-технической конференции с участием зарубежных ученых «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» (Ташкент, ТашИИТ, 15-16 декабря 2008г.), научно-технической конференции с участием студентов, молодых специалистов и ученых (Санкт-Петербург, ПГУПС, 2009г.), Республиканской научно-технической конференции «Проблемы внедрения инновационных проектов и технологий в производство» (Дзижак, ДжизПИ, Узбекистан, 15-16 мая 2009 г.), XIV международной научно-практической конференции «Информационные технологии на железнодорожном транспорте» Инфотранс–2009 (Санкт-Петербург, гостиница Park Inn, 7-10 октября 2009г.).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 13 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использованных источников и приложений. Работа содержит 135 страниц основного текста, 29 рисунков, 6 таблицы, список литературы из 95 наименований и 8 приложений.
Первичный ввод и формирование электронной версии заказных спецификаций
Важность задачи перехода к безбумажной технологии подчеркивается Постановлением Президента Республики Узбекистан «О дополнительных мерах по дальнейшему развитию информационно-коммуникационных технологий» [4] и принятым законом Республики Узбекистана «Об электронном документообороте» [1].
Работа с ЗС в железнодорожной отрасли включает в себя проектирование и ведение. Обе взаимосвязанные между собой задачи решаются сегодня во многом по старой «бумажной» технологии, не использующей достижения компьютерной техники. Но ситуация постепенно меняется и за последние несколько лет все улучшающееся оснащение компьютерной техникой железнодорожной отрасли позволило всерьез подойти к решению проблемы перехода на компьютерные технологии проектирования и ведения заказных спецификаций, предоставляющие качественно иные возможности по облегчению труда с помощью использования различных автоматизированных рабочих мест и систем автоматизированного проектирования.
Увеличение интереса к системам автоматизированного проектирования (САПР) в железнодорожной отрасли автоматики обусловлено рядом объективных причин, основными из которых являются: резко выросший объем проектных работ, что вызвано высокой степенью старения технических средств, находящихся в эксплуатации; отсутствие необходимых проектных мощностей проектных институтов; необходимостью повышения скорости производства проектных работ, вследсвие их большого количества. Поэтому применение САПР в области проектирования систем железнодорожной автоматики является не просто предпочтительным, но и необходимым [9].
Работа со спецификациями как одна из наиболее актуальных подзадач управления информацией в проектных организациях, службах автоматики и телемеханики, как правило, автоматизирована. Однако, применяемые для этого системы являются автономными, представляют собой несложные редакторы, позволяющие заполнять поля отчетных форм и распечатывать отчетные документы с невысокой степенью автоматизации
На сегодняшний день очевидна необходимость создания единой системы по работе с заказными спецификациями, обладающей развитыми возможностями автоматизации процесса, единым информационным пространством, использующей утвержденные технологии и стандарты, работа которой будет основана на использовании достижений компьютерных технологий.
Применение компьютерных технологий является эффективным средством, способным ускорить и автоматизировать процесс ВЗС, значительно сократить объемы рутинной работы и время, проектирования. Применение новых технологий при ведении ЗС позволяет: перейти от бумажного варианта ЗС к электронному варианту с соблюдением государственных отраслевых стандартов; существенно улучшить качество ЗС; повысить информативность ЗС; получить высокую скорость поиска, доступа к документации и ее обновления; упростить учет ЗС и др.
Исходя из перечисленных задач и основных информационных тенденций в документальном управлении [10,11], можно сформулировать требования к системе документооборота ведения ЗС. а) поддержание целостности системы и отдельно взятой ЗС на протяжении их полного жизненного цикла; б) использование в качестве средства хранения заказных спецификаций стандартных индустриальных систем управления базами данных; в) обеспечение одновременной совместной работы более одной документальной среды, более одной дистанции автоматики и телемеханики; г) поддержание взаимодействия территориально-распределенных организаций; д) контроль всех этапов заказа оборудования; е) получение отчетности об оборудовании; ж) взаимодействие с другими организациями - участниками процесса ведения ЗС; з) наличие постоянного контроля процесса ведения ЗС.
В связи с этим возникает необходимость рассмотреть существующие системы электронного документооборота.
Первичный ввод и формирование электронной версии заказных спецификаций Повсеместно используемая в настоящее время «бумажная» технология работы со спецификациями, взаимодействия с поставщиками, предприятиями, заводами ведет к огромному количеству непроизводительных затрат времени и ресурсов как для работников Центра сигнализации и связи, дистанции СЦБ, так и связанных с ними предприятий.
Повышение качества работы с заказными спецификациями на устройства автоматики и телемеханики является важной задачей управления информацией как в проектных организациях, так и в дистанциях СЦБ, Центра сигнализации и связи, и организациях, связанных со строительством и проведением пуско-наладочных работ.
При ведении заказных спецификаций наиболее важными показателями являются своевременность и полнота поставки оборудования, возможность организации мониторинга, своевременность и достоверность выполнения операций в процессе ВЗС
Процессы разработки задания на проектирование объектов СЦБ, заключения договоров на разработку проектио-сметной документации, формирования договоров на поставку приборов и оборудования, формирования заказных спецификаций для поставщиков, получения оборудования в дистанциях СЦБ и на складе требуют автоматизации. Как правило, все операции, связанные с указанными выше процессами, выполняются неавтоматизированным способом. Отсутствие единой информационной среды между участниками процессов проектирования,
Синтез объединенного алгоритма процесса ведения заказных спецификаций
Так как технология ведения ЗС на Узбекских и Российских железных дорогах в целом идентична, будем рассматривать процесс в обобщенном виде. Для управляющей организации СЦБ будем использовать службу Ш (в Узбекских дорогах Центр сигнализации и связи) и дистанцию СЦБ (ШЧ), для заказчика - ДКРС, НОКС, посредническую организацию будем называть Поставщиком, а изготовителя - Заводом.
Анализ существующей технологии позволил сделать вывод о необходимости автоматизации и интеграции всего процесса ВЗС, необходимости применения новых технологий в сфере документооборота. Исходя из этого, рассмотрим недостатки существующей технологии в обобщенном виде.
Как правило, все операции связанные с выполнением спецификации производятся вручную. Отсутствие единой информационной среды при работе с ЗС приводит к следующим последствиям: задержке доставки оборудования, несоответствию доставленного оборудования требуемому, отсутствию контроля над иерархическим процессом ведения ЗС, потере координации сотрудников, участвующих в этом процессе [57].
Наиболее значимый недостаток выше указанного процесса ведения ЗС - отсутствие контроля над документацией. Ситуация усложняется еще тем, что в масштабе одной дистанции выполняется несколько строительно-реконструкционных работ.
Соответственно, заводы выполняют несколько заказов одновременно и посылают несколько партий оборудования в дистанцию. Таким образом, велика вероятность возникновения ошибки при отправке оборудования на ту или иную станцию.
Существующая технология ВЗС имеет следующие недостатки: качество процесса формирования ЗС является очень низким; ошибки при составлении ЗС приводят к изготовлению оборудования, не входящего в проект; значительные сроки обработки документации по ЗС; - скорость, качество учета и распределения выполненных заказов по объектам капитального ремонта, капитального строительства являются очень низкими; часто встречаются ошибки- при распределении полученных приборов в, дистанциях СЦБ; взаимодействие между проектными- организациями, службой автоматики и телемеханики и дистанциями СЦБ при составлении спецификаций на уровне безбумажной технологии находится на низком уровне; процессы контроля над выполнением капитального ремонта и капитального строительства устройств не автоматизированы.
Из-за приведенных выше недостатков увеличиваются сроки выполнения капитального ремонта и капитального строительства систем железнодорожной автоматики и телемеханики. Процессы поиска, обработки, выдачи копий ЗС и отчетов о выполнении заказов требуют автоматизации.
Все перечисленные недостатки обуславливают необходимость создания новой системы ведения заказных спецификаций, учитывающей все технологические особенности и представления о современной технологии документооборота.
Создание среды автоматизированного ведения ЗС преследует достижение следующих целей: — повышения качества ведения ЗС; — обеспечения взаимодействия с проектными организациями и службой автоматики и телемеханики на уровне безбумажной технологии; — ускорения процессов поиска, обработки и выдачи копий ЗС; — перехода на электронный документооборот в обработке ЗС на устройства СЦБ с использованием отраслевого формата (ОФ-ТД). — внедрения в практику системы современной передовой технологии комплексного ведения ЗС. 2.2 Обобщенная формализованная схема ведения заказных спецификаций
Наиболее эффективное решение задач автоматизации ВЗС может быть достигнуто путем формализации процессов ВЗС и применения математических методов оптимизации координации взаимодействия.
Формальные методы отображения процесса используют для анализа свойств объекта формальные модели. Таким образом, свойства объекта должны быть формализованы в рамках некоторой математической модели. Соответственно, для применения формальных методов описания процесса ВЗС и для определения состава и свойств стандартных средств описания ВЗС, необходимо разработать формализованную схему (ФС) описания объектов, участвующих в процессе ВЗС.
ФС является формой, определяющей состав и вид исходных данных и должна обеспечивать возможность описания объекта в объеме, достаточном для автоматизации процесса ВЗС.
ФС должна быть универсальной, т.е. достаточно обобщенной для описания широкого класса объектов (спецификации, распоряжения, заявки) и в то же время обеспечивать простоту процедур привязки к конкретному объекту. Для этого ФС должна включать набор средств представления элементов, структуры и алгоритмов функционирования системы, функциональных и статических зависимостей между параметрами. В дальнейшем такую ФС будем называть обобщенной формализованной схемой (ОФС) для ВЗС на железнодорожном транспорте.
Известен ряд методов выявления алгоритмов функционирования сложных систем, а именно: метод упрощения работ [58]; составление структурных информационно-временных схем [59], блок-схем и органиграмм [60]. Сущность указанных методов заключается в пооперационной записи и анализе исследуемого процесса. Общими недостатками этих методов с точки зрения исследования ВЗС на основе предложенных ОФС является: ограниченный набор условных обозначений операций; сложность, а для ряда методов [61] и невозможность отображения параллельности1 процессов ведения спецификации, трудоемкость заполнения бланков; обследования. В связи с этим в данной работе для, построения алгоритмического отображения-ВЗС предлагается использовать языки непосредственного описания дискретных процессов, к которым относятся- сети Петри [62], логические схемы алгоритмов ЛСА [63], логические схемы требований [64], параллельные логические схемы алгоритмов ПЛСА [65]. Наличие параллельных ветвей позволяет сделать вывод о необходимости выбора языков, имеющих средства отображения указанных особенностей алгоритмов ВЗС. Такими средствами обладают сети Петри и язык ПЛСА. Кроме того, необходимость объединения алгоритмов ВЗС требует обеспечения возможности формализованных преобразований алгоритмов. Необходимость удовлетворения указанных требований приводит к выбору языка ПЛСА, являющегося развитием ЛСА, возможности формализованных преобразований, которых показаны в [63].
Автоматизированное рабочее место ведения заказных спецификаций
В соответствие с методикой, разработанной в 1-й главе, одним из направлений в диссертационной работе является распределение оборудования заказных спецификаций. Задачи координации взаимодействия организаций, участвующих в проектировании и строительстве систем СЦБ, формировании и ведении заказных спецификаций, изготовлении и получении оборудования, проведении пуско-наладочных работ характеризуются многокритериальностью и наличием ограничений.
При решении этих задач необходимо учитывать такие их составляющие, как выделенные средства на капитальное строительство и капитальный ремонт, номенклатуру приборов и оборудования, выпускаемую заводами объединения ЭЛТЕЗА, сроки сдачи в эксплуатацию объектов капитального строительства и ремонта, порядок комплектования ПІЧ приборами и оборудованием и т.д.
К задачам распределения оборудования следует отнести минимизацию затрат на приобретение и сокращение сроков изготовления оборудования; минимизацию расходов на перевозку; сокращение сроков выполнения капитального строительства и ремонта и сокращение сроков заключения договоров на поставку оборудования.
Наиболее эффективное решение этих задач может быть достигнуто путем формализации процессов взаимодействия хозяйствующих субъектов на основе электронного документооборота технической документации и применения математических методов. Из выше сказанного следует, что основное внимание необходимо уделить вопросу координации процесса ВЗС. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: минимизировать время изготовления и доставки оборудования для дистанции td; минимизировать общую стоимость необходимого оборудования С0 (транспортные расходы и т.д.).
Исходя из поставленных задач, сформированы критерии распределения оборудования по заводам: Известен ряд методов оптимизации параметров: симплекс метод, метод весовых коэффициентов и др. Задачи, решаемые Симплекс методом [66-70], относятся к задачам, оптимизирующим только один параметр из всех возможных. Поэтому этот метод не подходит для решения задачи оптимизации общей стоимости, времени доставки и изготовления оборудования. Метод весовых коэффициентов [66,67] является методом многокритериальной оптимизации для решения задачи с несколькими параметрами. Основное назначение такого метода — преобразование исходной задачи с несколькими параметрами в задачу с одним параметром.
Существующие методы оптимизации не обеспечивают учета динамического изменения состояний системы. Исходя из этого, в диссертации разработан новый метод распределения оборудования. 3.2 Разработка метода распределения оборудования на основе коэффициента эффективности
Отличительной особенностью метода распределения оборудования на основе коэффициента эффективности является учет влияния текущего шага заказа материалов и оборудования на следующий.
Для решения задачи улучшения взаимодействия организаций, участвующих в электронном документообороте технической документации при строительстве систем СЦБ, предложены следующие обозначения:
Загруженность завода А/, где і = 1,2,...,г. А"/ показывает загруженность завода Z, по выпуску продукции т] (%21(т = 1). время изготовления оборудования ntj на заводе Z, (далее время изготовления оборудования), где - стоимость производства оборудования т} на заводе \}; математическая форма означает: выделить подмножество элементов множества А, которые удовлетворяют критерию Р и назвать это подмножество S [71]. Время изготовления оборудования в общем случае является функцией от количества уже заказанного оборудования: где х - количество заказанного ранее оборудования.
В диссертации предполагается рассматривать стоимость одной единицы оборудования, иными словами, использовать стоимость доставки партий оборудования. Тогда D% - это отношение стоимости партии оборудования к количеству единиц в партии. Общая стоимость производства и доставки оборудования т} на заводе Z, (далее стоимость) будет равна: CZ Dg+PZ (3.2)
В диссертации задачу распределения заказов оборудования сформулируем следующим образом: пусть заказ оборудования происходит последовательно в несколько шагов (каждый шаг является заказом единицы или партии оборудования). Требуется разработать числовые характеристики, определяющие эффективность заказа оборудования (или партии) ш на заводе Z, для текущего шага. Характеристики должны учитывать следующие исходные данные:
Составляющие показателей эффективности
Необходимо учитывать, что традиционный бумажный документооборот заказных спецификаций еще не скоро потеряет свое значение - в ближайшие годы важные документы все равно будут издаваться, утверждаться и доставляться в бумажном виде.
Тем не менее, существуют (и в ряде организаций уже эксплуатируются) интегрированные бумажно-электронные технологии, в которых спецификация пересылается в электронном виде, и именно с электронной копией идет работа, а бумажная копия передается обычным путем.
Электронный документооборот для заказных спецификаций в виде АРМ-ВЗС позволяет существенно повысить эффективность работы службы автоматики и телемеханики, и предприятий, связанных с этим документооборотом.
Информационные безбумажные технологии в ведении заказных спецификаций облегчают процесс управления всеми потоками оборудования. Они образуют основу решений, которые обеспечивают автоматизированный и централизованный обмен информацией об оборудовании и извлекают лишь необходимую информацию из всех доступных источников.
С технологической точки зрения АРМ-ВЗС представляет собой интеграционную систему, охватывающую делопроизводство, подготовку спецификации, и связывающую их с внешней средой электронного обмена.
Как показывает опыт, современные объемы работ по строительству и ремонту железных дорог уже не мыслимы без использования информационных технологий. Бумажные носители не позволяют быстро обмениваться данными; аккумулировать, обрабатывать и анализировать информацию: [74,75]. Совершенно очевидно, что большую часть, работы (особенно хорошо алгоритмизированную), выполняемую, человеком можно переложить г на компьютер:- В настоящее время в І связи с: организацией. объединения: . заводов; выпускающих оборудование: СЦБ/ для железнодорожного транспорта, особенно актуальной: становится задача распределения ресурсов для обеспечения своевременного и высококачественного выполнения планов капитального ремонта, капитального строительства и эксплуатации устройств СЦБ. Такую задачу можно выполнить на основе баз данных технической документации, формируемых в дистанциях автоматики и телемеханики в электронном, виде с помощью комплекса задач «Автоматизированное рабочее место по формированию и ведению заказных спецификаций».
АРМ-ВЗС представляет собой комплексное решение по работе со спецификациями управлением заказами и контролю над исполнением заказов оборудования при строительстве и капитальном ремонте.
АРМ-ВЗС позволяет автоматизировать задачи, связанные с формированием спецификаций, заказом и контролем поставок оборудования, контролем подписания проектно сметной документации, ведением журнала ошибок и т.д [76]. АРМ-ВЗС представляет собой с одной стороны обширную базу данных, хранящую в себе полную информацию о титуле, включая его историю. С другой стороны, АРМ-ВЗС является клиентской частью, которая работает с этой базой данных и реализует потребности различных служб.
Назначение АРМ-ВЗС состоит в повышении эффективности процессов ведения базы данных по заказам оборудования,, ведения и использования ЗС на дорожном и дистанционном уровнях управления хозяйством сигнализации, централизации и блокировки за счет использования компьютерных технологий ее получения,. хранения И; переработки. Формализованные алгоритмы, разработанные во 2-м разделе, положены в основу АРМ-ВЗС.
При добавлении новой позиции (алгоритм All Приложение Б) достаточно ввести марку, все остальные параметры будут выбраны автоматически из базы данных АСУШ-2. Контроль совместимости данных с АСУШ-2 минимизирует количество ошибок при вводе данных об оборудовании и приводит спецификацию к одному виду.
После формирования спецификация в электронном виде передается Заказчику (алгоритм АН). Поддержка специального формата позволяет автоматически загружать спецификацию в систему АИС-ДКРС. Таким образом, все организации, имеющие свои АИС, могут пользоваться спецификациями, передавая информацию АРМ-ВЗС.
Распределение оборудования заказных спецификаций по изготовителям реализуется, на основе решения оптимизационной задачи разработанной в разделе 3. АРМ-ВЗС ведет полную цепочку заказа, в неё входит информация о номерах договоров, информация о поставщиках, номера распоряжений на отгрузку, информация о пункте назначения (алгоритмы А43, А52, А53, А62 Приложение Б). Установив рабочие места АРМ-ВЗС в ШЧ можно делать отметки о получении устройства и о его вводе в эксплуатацию (алгоритм A31-35).
