Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ структуры управления железнодорожным транспортом России 9
1.1. Современные проблемы и перспективы развития АСУ железнодорожным транспортом 9
1.2. Структура и основные задачи АСУ локомотивным хозяйством ... 19
1.3. Основные бизнес-функции аппарата управления и направления поддержки принятия решений в локомотивном хозяйстве 23
1.4. Существующая система отчетности в локомотивном хозяйстве... 29
Выводы 40
2. Разработка корпоративных систем управления с функциями поддержки принятия решений 42
2.1. Общие задачи управления 42
2.2. Общие принципы поддержки принятия управленческих решений 50
2.3. Классификационные свойства АСУ 55
2.4. Процедура поддержки принятия решений 61
2.5. Структура современных АСУ с функциями поддержки принятия решений 73
Выводы 80
3. Разработка моделей системы поддержки принятия решений 86
3.1. Модель процедуры поддержки принятия решений 86
3.2. Место СППР в структуре управления 93
3.3. Модель локомотивного хозяйства в СППР 96
3.4. Модель бизнес-функций и методы оценки управленческих решений 104
3.5. Технология сбора первичных данных о работе локомотивного хозяйства 117
Выводы 122
4. Практическая реализация результатов исследования 125
4.1. Концепция и функциональная структура СППР 125
4.2. Автоматизированная технология управления тяговыми ресурсами на замкнутых полигонах обращения локомотивов 131
4.3. Управление контингентом локомотивных бригад 151
4.4. Оценка технико-экономической эффективности автоматизации управления локомотивными бригадами в депо 175
4.5. Управление содержанием парка тягового подвижного состава... 181
Выводы 200
Заключение 204
Перечень использованных источников 206
- Структура и основные задачи АСУ локомотивным хозяйством
- Общие принципы поддержки принятия управленческих решений
- Место СППР в структуре управления
- Автоматизированная технология управления тяговыми ресурсами на замкнутых полигонах обращения локомотивов
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время существенный износ основных фондов ОАО «РЖД»: локомотивов, вагонов, эксплуатационной и ремонтной инфраструктуры, существенно повышают вероятность возникновения чрезвычайных ситуаций (ЧС). Поэтому необходимо усиление роли автоматизации управления всеми технологическими процессами на железнодорожном транспорте.
Только в 2007 году на железной дороге произошло 189 пожаров, погибло 7 человек, травмировано 5 человек, общий ущерб только от ликвидации последствий ЧС составил около 40 млн. руб. Локомотивное хозяйство занимает наиболее важное положение в общей структуре железнодорожного транспорта, однако износ электровозов на начало 2008 г. составил 65%, тепловозов 72,7%, доля неисправных электровозов составляет 11,7%, тепловозов 12,6%, в деятельности локомотивного хозяйства задействован значительный контингент работников, что существенно влияет на вероятность возникновения аварийных ситуаций, в том числе связанных с «человеческим фактором».
В ближайший период необходимо решить ряд важных задач в организации управления железнодорожным транспортом (ЖДТ): исключить систематические нарушения регламента труда и отдыха локомотивных бригад, повысить производительность труда и эффективность использования тяговых ресурсов, повысить ресурс локомотивного парка, провести обновление производственной базы.
Существенным резервом при решении поставленных задач является внедрение новых интенсивных технологий организации работы с использованием автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом (АСУТ) в ОАО «РЖД». При этом перегруженность работников депо, служб и департаментов Компании слабоструктурированными и недостоверными отчетами о работе подчиненных подразделений, необходимость принятия управленческих решений в условиях ограниченного времени и ресурсов принципиально выдвигает на первый план задачу создания в рамках АСУТ системы поддержки принятия решений.
Актуальность диссертационного исследования также обусловлена необходимостью повышения эффективности использования парка тягового подвижного состава и контингента локомотивных бригад на общем фоне роста объема перевозок, повышения требований к безопасности и экономической эффективности перевозочного процесса.
Научные концепции автора, нашедшие выражение в настоящем исследовании, сформировались в основном на базе научных работ B.C. Артамоно-
ва, В.А. Гадышева, В.И. Куватова, В.В. Кульбы, Ю.М. Искандерова, И.К. Лакина, Б.Г. Литвака, И.Г. Малыгина, А.А. Сахарова, В.П. Феоктистова.
Целью исследования является обоснование принципов построения и реализация устойчивой к чрезвычайным ситуациям автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом с функциями поддержки принятия решений.
Для достижения поставленной цели решаются следующие научные задачи:
анализ существующей системы управления железнодорожным транспортом, применяемых методов сбора и обработки данных о работе ЖДТ и используемых методов поддержки принятия решений;
анализ моделей, применяемых при построении систем поддержки принятия решений (СГШР) и выбор наиболее эффективных из них, соответствующих задачам и технологии работы ЖДТ в условиях ЧС;
разработка моделей и принципов построения СППР в соответствии с существующей организационно-функциональной структурой ЖДТ;
реализация по разработанным принципам устойчивой к ЧС СППР локомотивного хозяйства ОАО «РЖД»;
разработка структуры АСУТ.
Объект исследования - система управления железнодорожным транспортом России, система организации управления локомотивным хозяйством в условиях ЧС.
Предметом исследования являются модели и методы поддержки принятия решений, алгоритмы оценки решений, методы разработки систем поддержки принятия решений.
Методы исследования. В работе использованы методы системного анализа, математического моделирования, теории вероятностей и математической статистики, математические методы теории поддержки принятия решений, теории управления и теории множеств, а также методы проектирования систем управления.
Научные результаты, выносимые на защиту:
Модель процесса поддержки принятия решений.
Алгоритм оценки решения по критериям качества.
Система поддержки принятия решений локомотивного хозяйства.
Структура автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом.
Научная новизна работы заключается в следующем: 1. На основе специализированной модели, учитывающей основные объекты зарождения, передачи и потребления данных при управлении локомотивным хозяйством сети железных дорог, разработана модель процесса
поддержки принятия решений в локомотивном хозяйстве, позволяющая определить основные элементы и этапы функционирования СППР локомотивного хозяйства, в том числе и в условиях ЧС.
2. На основе общего подхода к оценке эффективности управленческих
решений разработан алгоритм оценки решения по критериям качества, где
учтены основные классы критериев оценки управленческих решений в локо
мотивном хозяйстве, соответствующие иерархической системе стратегиче
ских целей развития локомотивного хозяйства.
3. На основе разработанных в диссертации принципов построения
предложена системы поддержки принятия решений локомотивного хозяйст
ва, соответствующая принятой организационно-функциональной структуре
ОАО «РЖД», и учитывающая условия работы локомотивного хозяйства в
ЧС.
4. Разработана научно обоснованная структура АСУТ ОАО «РЖД» с
функциями поддержки принятия решений, которая позволяет определять
приоритетные направления развития указанной системы и методы реализа
ции ее основных элементов на практике, в том числе и в условиях ЧС.
Научная значимость диссертационной работы заключается в повышении эффективности работы ОАО «РЖД» за счет внедрения современных интенсивных технологий управления на базе информационно-аналитической системы с функциями поддержки принятия решений. Результаты исследований, выполненных в диссертации, использованы при разработке концепции комплексной АСУТ Российской Федерации.
Практическая ценность работы заключается в использовании результатов исследования при создании системы поддержки принятия решений в локомотивном хозяйстве как подсистемы АСУТ ОАО «РЖД».
С учетом выполненных исследований разработан усовершенствованный типовой комплекс оперативной отчетности локомотивного хозяйства, на базе которого разработана и введена в эксплуатацию в 180 локомотивных депо, службах и департаменте локомотивного хозяйства система мониторинга работы локомотивного хозяйства.
На основе разработанных алгоритмов созданы программные модули для сбора первичных данных, формирования отчетно-рекомендательных информационных блоков по указанным тематическим разделам, разработан пользовательский интерфейс доступа к данным автоматизированной системы.
В результате исключения дублирования и избыточности данных, специализации отчетов по направлениям деятельности локомотивного хозяйства, повышена оперативность и сокращен объем данных, поступающих руководителям, повысилась устойчивость работы в условиях ЧС.
Реализация результатов работы. Результаты исследований автора учтены при разработке алгоритмов работы и соответствующего программного обеспечения автоматизированных рабочих мест основных профессий локомотивных депо: нарядчика, дежурного по депо, технолога и ряда других. Результаты разработок автора составили основу ряда нормативных документов МПС РФ и ОАО «РЖД» (указаний МПС РФ, распоряжений ОАО «РЖД», технических заданий, инструкций), разработанных при участии автора в Проектно-конструкторском бюро локомотивного хозяйства и Отраслевом центре внедрения новой техники и технологий.
Апробация работы. Научные результаты, полученные в исследовании, докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры организации пожаротушения и проведения аварийно-спасательных работ Санкт-Петербургского университета (СПбУ) ГПС МЧС России, на сетевых школах по АСУТ (г. Новосибирск, 2001; г. Иркутск, 2002 г.), сетевой школе по перспективным технологиям в локомотивном хозяйстве (локомотивное депо «Поворино» Юго-Восточной ж.д., 2002 г.), сетевой школе по вопросам использования автоматической системы идентификации подвижного состава (г. Красноярск, 2004 г.), а также на следующих научно-практических конференциях:
-1 международной научно-практической конференции «ТелекомТранс-2003», Ростов, РГУПС, 2003 г.;
- IV всероссийской научно-практической конференции «Безопасность
движения поездов», Москва, МИИТ, 2003 г.;
- II международной научно-практической конференции «Телеком-
Транс-2004», Ростов, РГУПС, 2004 г.;
всероссийской научно-практической конференции «Инновации ОАО «РЖД» - 2004», Москва, ДОВІД, 2004 г.;
всероссийской научно-практической конференции «Создание имитационных моделей транспортных процессов», Москва, ВНИИАС, 30 сентября 2004 г.;
IX международной научно-практической конференции «ИнфоТранс-2004», Санкт-Петербург, 2004 г.;
V всероссийской научно-практической конференции «Безопасность движения поездов», Москва, МИИТ, 2004 г.;
III международной научно-практической конференции «Телеком-Транс-2005», Сочи, 2005 г.;
X международной научно-практической конференции «Инфотранс-2005». Санкт-Петербург, 2005 г.;
международной научно-практической конференции «Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы», Санкт-Петербург, 23-24 апреля 2008 г.;
Ill всероссийской научно-практической конференции «Проблемы обеспечения взрывобезопасности и противодействия терроризму», Санкт-Петер-бург, РАРАН, СПбУ ГПС МЧС России, 20-21 мая 2008 г.;
всероссийской научно-практической конференции «Транспорт России - проблемы и перспективы», Москва, 21-23 октября 2008 г.
Разработки автора экспонировались на тематической выставке новых технологий на железнодорожном транспорте (г. Москва, 2003 г.), на Ассамблее начальников железных дорог МПС России (г. Омск, 2003 г.), на тематической выставке «Энергетическая стратегия ОАО «РЖД» на период до 2010 года и на перспективу до 2020 года» (г. Москва, 2004 г.), на тематической выставке «Инновации ОАО «РЖД - 2004» (г. Москва, 2004 г.).
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 4 статьях в журналах, рекомендованных ВАК РФ, в 2 монографиях, в 14 статьях и тезисах докладов. Автор является соавтором 21 программы для ЭВМ по теме диссертации, что подтверждено соответствующими свидетельствами на регистрацию программных средств.
Структура и основные задачи АСУ локомотивным хозяйством
Существенным резервом роста эффективности работы локомотивного хозяйства ОАО «РЖД» является внедрение современных интенсивных технологий управления. Важным инструментом для достижения указанной цели является Автоматизированная система управления локомотивным хозяйст-вом ОАО «РЖД» (АСУТ), включающая в себя все организационные уровни \У — линейные предприятия, службы и Департамент.
Комплекс АСУТ предназначен для совершенствования методов организации, технологии и структуры управления предприятиями локомотивного хозяйства во взаимоувязке со всеми блоками АСУ ЖТ - сбыт перевозок (ЦФТО), организация движения поездов (ЕДЦУ, ЦУП), единая система управления транспортной инфраструктурой и материально-техническим обеспечением, бюджетирование и учет материальных средств (ЕК АСУ ФР, АСУ МТО), управление кадрами (ЕК АСУ ТР).
Цель создания АСУТ - получение мультипликативного технико-экономического эффекта во всех областях деятельности локомотивного хозяйства за счет 1) обеспечения перевозочного процесса исправным тяговым подвижным составом и бригадами в требуемых объемах; 2) обеспечения заданного уровня безопасности движения поездов; 3) снижения эксплуатационных издержек хозяйства и обеспечения их соответствия объему выполняемых перевозок; 4) рационального использования материальных и людских ресурсов; 5) обеспечения прозрачности деятельности предприятий хозяйства; 6) обеспечения своевременности материально-технического снабжения ремонтных предприятий - формирование планов-заказов и контроль наличия запасных частей и оборудования; 7) обеспечения своевременности и повышения качества технического обслуживания и ремонта локомотивов; 8) внедрения унифицированной эффективной технологии работы; 9) обеспечения объективного финансового учета и бюджетирования основной деятельности. Для достижения поставленных целей решаются четыре группы общих функциональных задач: 1. Формирование целостной, достоверной и своевременной картины работы подотрасли в масштабе, максимально приближенном к реальному времени. 2. Обеспечение сквозного информационного взаимодействия со всеми причастными организационными блоками ОАО «РЖД» и смежными хозяйствующими субъектами, гарантирующего высокий уровень качества принятия решений руководством. 3. Мониторинг деятельности подразделений локомотивного хозяйства, слежение за выполнением технологических нормативов производственной деятельности с максимальным исключением субъективного фактора путем применения современных технических средств. 4. Регистрация всех действий с объектами материально-технического и финансового учета. Перечисленные задачи требуют выполнения ряда организационно-технических мероприятий, среди которых наиболее важными являются: 1. Создание единого информационного пространства, объединяющего все предприятия и подразделения локомотивного хозяйства, локомотиворе-монтные и локомотивостроительные предприятия. 2. Выделение ключевых элементов технологических процессов линейных предприятий и обеспечение автоматизированного контроля соблюдения барьерных условий качества и производительности. 3. Включение в единое информационное пространство средств технической диагностики и автоматической идентификации локомотивов и узлов с последующим переходом на ремонт с учетом фактического технического состояния. 4. По-номерной учет оборудования ТПС и обеспечение его сохранности, в том числе, с применением маркеров и пломб. 5. Автоматизация формирования плана-заказа материально-технического обеспечения ремонтного цикла и контроль обслуживания заказов. 6. Планирование и организация технического обслуживания и ремонта ТПС с учетом заказа и фактического расходования МТО на всех уровнях хозяйства. 7. Переход на безбумажное ведение основных учетных и отчетных документов локомотивного хозяйства. 8. Обеспечение взаимодействия с системами управления перевозочным процессом, материально-техническим снабжением, трудовыми ресурсами, а также системами финансового учета и экономии бюджета ОАО «РЖД».
Базовые функциональные задачи АСУТ разделены достаточно условно по причине сложившихся тесных хозяйственно-технологических связей. Результат в виде снижения издержек и повышения качества техпроцессов достигается за счет автоматизации управления технологическими процессами предприятий и создания необходимой информационно-аналитической базы для принятия эффективных управленческих решений на всех уровнях локомотивного хозяйства. Для этого в рамках АСУТ в первую очередь должны быть решены следующие частные задачи: 1. Управление инфраструктурой хозяйства и содержанием ТПС: 1.1. Автоматизированное ведение ремонтно-эксплуатационного паспорта ТПС и системы номерного закрепления основных деталей и узлов. 1.2. Автоматизированный комплекс для подготовки и согласования плана ремонта ТПС и обеспечение адресного вывода ТПС на плановые виды ремонта на основе автоматизированной системы контроля дислокации ТПС, информации о пробегах, данных технической диагностики и статистики отказов оборудования. 1.3. Планирование потребности в материально-техническом и кадровом обеспечении заданного объема ремонта ТПС (управление МТО и кадрами). 1.4. Контроль наличия и управление запасом материально-технического обеспечения ремонтных предприятий (МТО) - автоматизированный учет расхода материалов и расчет себестоимости ремонта. 1.5. Контроль выполнения нормативов плановых видов ремонта ТПС на основе автоматизированного ведения сетевого графика ремонта. т? 1.6. Анализ фактического исполнения сетевого графика ремонта и поддержка принятия решений в части перераспределения ресурсов при срыве нормативов и сверхцикловых работах. 1.7. Автоматизированное формирование сводной отчетности по времени простоя ТПС в исправном и неисправном состояниях. 1.8. Контроль пересылки неисправных локомотивов в плановые и текущие ремонты. 1.9. Автоматизированный контроль выполнения заданных объемов плановых видов ремонта. 1.10. Паспортизация и контроль технологической оснащенности локо-мотиворемонтных предприятий - контроль соблюдения регламента обслуживания технологического оборудования, мониторинг программы доосна-щения предприятий до уровня технического регламента, контроль фактической загрузки локомотиворемонтных мощностей.
Общие принципы поддержки принятия управленческих решений
В мировой практике накоплен значительный опыт разработки систем, направленных на автоматизацию функций поддержки принятия решений. Обычно они базируются на общих подходах и методах анализа ситуации и принятия решений, развиваемых в рамках теории поддерэюки принятия решений (TillIP). При помощи этих подходов и методов вся информация о проблеме, включающая сведения о предпочтениях ЛПР и его отношениях к риску, а также суждения ЛПР о возможных реакциях других субъектов на принятые им решения, используется для получения выводов о том, какой из вариантов решения является наилучшим [148, 146].
Роль и место ТППР среди прикладных и математических дисциплин схематично отображена на рис. 2.3. Методологическую основу ТППР составляют элементы научной базы (ЭНБ) системного подхода [116, 142, 161].
Объектом исследования ТППР является ситуация принятия решений, или так называемая проблемная ситуация, сложность которой определяет подходы к поиску наилучшего решения. Предметом исследования ТППР выступают общие закономерности выработки решений в проблемных ситуациях, а также закономерности, присущие процессу моделирования основных элементов проблемной ситуации.
Для локомотивного хозяйства сложность проблемной ситуации, прежде всего, определяется следующими факторами: 1) фактор высокой ответственности ЛПР за результаты реализации принятых решений: - высокие требования к устойчивости и безопасности технологического процесса; - значительная ресурсоемкость основной деятельности локомотивного хозяйства - в части людских, материальных, информационных и временных ресурсов (так, на локомотивное хозяйство приходится около 60% от общего потребления энергоресурсов РЖД); 2) фактор объемности вычислений в условиях неопределенности си туации (при этом, с развитием отраслевой вычислительной инфраструктуры, неопределенность ситуации, обусловленная неполнотой и недостоверностью данных, во многих случаях является основным фактором ограничения возможностей СППР): - одновременная реализация большого количества сложных процессов, распределенных на значительной территории (более 500 линейных предприятий, около 11 000 поездок с грузовыми поездами в сутки при контингенте локомотивных бригад более 110 000 человек, более 8 000 грузовых локомотивов эксплуатируемого парка и пр.); - разнообразие технологических правил и связей — как внутри хозяйства, так во взаимодействии со смежными структурами РЖД - прежде всего, службами и Департаментом управления перевозками, отраслевой системой материально-технического снабжения, заводским комплексом.
В соответствии с современной ТППР, в основе концепции конкретной СППР, лежит комплексная концепция принятия решений, требующая учета всех существенных аспектов проблемной ситуации и рациональной интеграции как логического мышления и интуиции лица, принимающего решения (ЛПР), так и математических методов и технических средств [18, 122]. Согласно этой концепции принятие решения - это сознательный выбор ЛПР одного из ряда вариантов (альтернатив) решений. При создании СППР локомотивного хозяйства, в роли ЛПР выступает работник депо, службы, Департамента локомотивного хозяйства или коллегиальный орган (коллектив), обладающие правами выбора решения и несущие ответственность за его последствия.
Суть концепі{іш принятия решений состоит в том, что вначале ЛПР содержательно анализирует возникшую технологическую, социальную или экономическую проблему. В итоге этой логической деятельности и на основе личной интуиции ЛПР формулирует цель, достижение которой, по его мнению, снимет проблему. Подробно разобравшись в существе цели и собственных предпочтениях, ЛПР формирует способы достижения цели и принимает решение о том, какой из возможных способов, по его мнению, наилучший, то есть осуществляет обоснованный выбор.
При выборе альтернатив решений приходится учитывать большое число противоречивых требований, следовательно, оценивать варианты решений по многим критериям. Противоречивость требований, неоднозначность оценки ситуаций и ошибки в выборе приоритетов существенно осложняют принятие решений. Неопределенности являются неотъемлемой частью процессов принятия решений и подразделяются на три класса [61]: 1. Неопределенности, связанные с неполнотой наших знаний о проблеме, по которой принимается решение. 2. Неопределенность, связанная с невозможностью точного учета реакции окружающей среды на наши действия. 3. Неточное понимание преследуемых целей ЛПР. В соответствие с этим проблемы, решаемые в рамках СППР, могут быть объективно и субъективно оцениваемыми результатами.
В первом случае может быть объективно определен факт их окончательного решения. В таких задачах в явном виде задан критерий, определяющий достижение цели (сюда, в частности, относятся комбинаторные задачи, игры с четкими правилами и задачи инженерного проектирования). Для подобных задач, как правило, имеются удовлетворительные аналитические модели и алгоритмы выбора и оценки вариантов решений. Одним из подходов к решению подобных задач является нормирование технологического процесса - определение интервалов допустимых значений параметров и соответствующих алгоритмов действий, инициируемых при достижении «пороговых» значений.
Среди важнейших приложений принципа нормирования технологических процессов в локомотивном хозяйстве отметим следующие: - система планово-предупредительного ремонта локомотивов (ремонт «по пробегу»); - система нормирования ремонтных работ (технологические карты ремонта); - система нормирования энергопотребления на тягу; - система нормирования режима труда и отдыха локомотивных бригад.
В случае субъективной оценки объективная оценка заменяется на экс-пертную, основанную на эвристических соображениях. К таким задачам относится принятие экономических, экологических и основное количество управленческих задач хозяйства, рассчитанных на долгосрочную перспективу - развитие производственной базы локомотивного хозяйства, управление структурой локомотивного парка, организация научно-исследовательской и конструкторской работы (НИОКР).
Управление сложной системой затруднительно без наличия обратной связи, которая заключается в отслеживании и анализе данных, отражающих состояние этой системы и ситуацию вокруг нее. Постоянная доступность актуальной информации о состоянии управляемой системы является важным фактором эффективного управления.
Признание факта субъективности ЛПР в принятии решения придает особое значение процессу поддержки принятия решений (ППР), где ЛПР становиться не только потребителем выработанного семейства решений, но и источником первоначальных условий, учитываемых при генерации выводов в решении поставленной задачи. Ill IP при этом включает: 1. Поддержка оценки ситуации, осуществления выбора критериев и оценки их относительной важности. 2. Выявление и ранжирование предпочтений ЛПР. 3. Генерация множества допустимых решений (сценариев действий). 4. Оценка решений в свете расставленных приоритетов (в том числе, на основе анализа последствий принятия решений). 5. Обеспечение обмена информацией об обстановке принимаемых решений и поддержка согласования групповых решений. 6. Принятие итогового решения. 7. Сбор данных о результатах реализации принятых решений и оценка результатов.
Ключевым элементом процедуры ППР является оценка множества альтернативных решений. Поскольку оценка последствий принятия решений является на практике чрезвычайно сложной для автоматизации процедурой, оценка принятия обычно решения базируется на двух элементах: - априорной оценке управленческого решения; - экспертной оценке последствий принятия решений. Существуют различные критерии оценки риска при принятии решения, применимость которых зависит от характера неопределенности сложившейся информационной ситуации. При управлении производственной деятельностью можно выделить два основных случая таких информационных неопределенностей.
Место СППР в структуре управления
В ходе реализации процедуры ППР, определение множества параметров управляемой системы (3.1) и нормирующего множества (3.2) непосредственно связано с задачами управленческой деятельности ЛПР, направленной на исполнение системы бизнес-функций (3.36). В соответствии с этим, определим место СППР в структуре управления.
Обозначим СППР как Ш. СППР Ш в указанном контексте является ре-презентатором управляемой системы для ЛПР, формирующим множество мотивирующих ЛПР высказываний на основе множества входных данных -значений показателей техпроцесса локомотивного хозяйства.
Рассмотренные выше целевые множества Tg[S(,,)Ja представляют собой пример применения подхода, построенного на разложении множества мотивирующих высказываний в ряд по степеням у. В частности, нетрудно убедиться, что для s, є S( ;) EJ0) = 0. Ряд (3.21) определяет собой процедуру поддержки принятия решений в приближении ступенчатой функции управления (СФУ). При этом в самом простом случае члены при высших степенях у могут быть отброшены. Задачи, решаемые в рамках приближения ступенчатой функции управления, относятся к классу задач мониторинга работы локомотивного хозяйства (см. например [182]).
В приближении ступенчатой функции управления при а = 0 СППР находится в своем «низшем» состоянии — Е(о) = 0; присг 0 E {\N0, N - N0}} и ЛПР получает информацию о недосодержании эксплуатируемых локомотивов депо на величину (N-NQ) относительно заданной границы JV0. При этом Е() может содержать более сложные высказывания, зависящие как от Е{ , так и от других показателей деятельности депо и
смежных подразделений железнодорожного транспорта. В частности, задание N0 может быть завышено с учетом реальных потребностей перевозочного процесса. С учетом этого получение ЛПР высказывания (3.23) может не повлечь управляющего воздействия, направленного на повышение значения N, а напротив, требования более адекватного расчета потребности в тяговых ресурсах центром управления перевозками (ЦУП).
Таким образом, установлена общая структура СППР и ее место в структуре управленческого процесса в локомотивном хозяйстве. Общие положения. По мере роста сложности системы, существенно снижается способность делать точные и в то же время значащие утверждения относительно ее поведения. На этом пути неизбежно достигается порог, за которым точность и значимость становятся почти взаимоисключающими характеристиками.
Ставя перед собой задачу организации управления железнодорожным транспортом - даже в разрезе одного отдельно рассматриваемого хозяйства, что, очевидно, уже является существенным ее упрощением - мы вынуждены признать практическую невозможность применения традиционных механизмов оценки предлагаемых управленческих решений (например, находя точное решение системы дифференциальных уравнений). Чрезвычайная разнородность параметров и трудность количественной оценки большинства факторов, определяющих текущую и прогнозируемую ситуацию в локомотивном хозяйстве, противоречивость правил ее развития - от факторов принятия решений в смежных хозяйствах и на предприятиях, не входящих в состав ОАО «РЖД», до степени (и возможности) точного следования установленным нормам ведения работ внутри локомотивного хозяйства, - делают затруднительным подход, основанный на традиционной формализации рассматриваемой системы.
Также необходимо отдавать себе отчет в том, что объектом управления в данном случае является система, отличающаяся интеллектуальным поведением, описание которого на современном этапе сталкивается с рядом принципиальных трудностей [82]:
1. Первая проблема состоит в том, что общепринятое и логически понятное представление об интеллекте, как важнейшем связующем звене процессов творчества и познания, традиционно не получает убедительного развития в направлении дальнейшей конкретизации самого понятия интеллект.
2. Еще более усиливает эту неопределенность вторая проблема, состоящая в неопределенности понятия информации, которое составляет основу современного описания интеллектуальных систем.
Указанные трудности в нашей ситуации компенсируются тем, что управляющий и управляемый элементы обладают эквивалентными интеллектуальными свойствами. Таким образом, задача эффективного управления может решаться путем предоставления управляющему элементу достоверной информации по объему и содержанию адекватной решаемой технологической задаче.
Вместе с тем, исходя из опыта решения практических задач, можно констатировать отсутствие необходимости в 100% точности представления конечных показателей и рекомендаций при решении многих управленческих задач. Как показывает мировой опыт развития управленческих систем, при условии компетентности руководителя и точности исходных положений в пределах 70% от фактического состояния дел, принимаемое решение, как правило, удовлетворяет критериям оптимальности на 95-98% [48, 108].
В соответствии с развиваемым подходом, функции СППР в локомотивном хозяйстве охватывают решение задач от технического управленческого учета (контроль соответствия показателей установленным нормативам) до подготовки прогнозных сценариев на основе накопленного опыта решения проблем с учетом ретроспективных, нормативных, плановых, средних по отрасли и передовых показателей.
При построении СППР существует фундаментальная и в принципе неустранимая проблема адекватности применяемых средств: СППР создаются для управления состояниями реальных объектов, но манипулируют они лишь условными сигналами о их состоянии и моделями - группами показателей и динамикой их изменения во времени.
Перед принятием решения о характере управляющего воздействия на объект, его возможные результаты моделируются на основе модели объекта управления. Поэтому эффективность СППР непосредственно связана с адекватностью модели объекта управления и достоверностью информации о его реальных состояниях.
Автоматизированная технология управления тяговыми ресурсами на замкнутых полигонах обращения локомотивов
Практическое применение разработанных подходов наиболее полную реализацию получило при создании Комплексной автоматизированной технологии управления тяговыми ресурсами на замкнутых полигонах обращения локомотивов (КАТУ ТР), введенной в 2007 году в эксплуатацию на полигоне Рыбное-Челябинск Московской, Куйбышевской и Южно-Уральской железных дорог - филиалов ОАО «РЖД».
Цель внедрения КАТУ ТР - повысить производительность и качество использования локомотивного парка и локомотивных бригад, а также снизить эксплуатационные расходы за счет следующих основных факторов (технико-экономические расчеты приведены ниже): - снижения сверхнормативных простоев локомотивов на станциях оборота; - снижения процента следования локомотивов резервом в границах полигона; - снижения ожидания локомотивами проведения ТО-2 и ТР-1 на станциях (депо, ПТОЛ) полигона; - снижения продолжительности ожидания локомотивными бригадами отправления с поездами; - снижения процента следования локомотивных бригад «пассажирами».
Важнейшим элементом новой технологии является комплексный подход в управлении тяговыми ресурсами, увязывающий эксплуатационную работу локомотивного парка с обеспечением технического обслуживания (организационное и технологическое взаимодействие департаментов управления перевозками и локомотивного хозяйства ОАО «РЖД»).
Основной причиной неэффективного использования тяговых ресурсов является управление в рамках существующих железных дорог. Эти границы были установлены административным порядком без учета технологических принципов организации тягового обеспечения и пропуска поездопотока. Как следствие, значительные потери из-за различия интересов железных дорог (баланс содержания парка «чужих» локомотивов) и потери по междорожным стыковым пунктам. С целью ликвидации этих потерь необходимо обеспечить управление тяговыми ресурсами на крупных полигонах железных дорог (удлиненных участках обращения локомотивов), имеющих технологически обоснованные границы (обеспечив тем самым «прозрачность» стыковых пунктов).
К другим причинам потерь в управлении тяговыми ресурсами являются: - нерациональное использование тяговых ресурсов из-за устаревшей системы планирования на месячный и сменно-суточные периоды (отсутствие обоснованного прогноза поездопотока и актуального графика движения); - неэффективное взаимодействие вертикали управления перевозками с инфраструктурой железных дорог (в т.ч. на этапе планирования), в первую очередь на главных электрифицированных линиях;
В настоящее время работа локомотивных бригад осуществляется с большим количеством нарушений и непроизводительных потерь из-за невысокого качества и достоверности информации в базе данных Автоматизированной системы оперативного управления перевозками АСОУП - основного информационного ресурса ОАО «РЖД» в части управления эксплуатационной деятельностью компании.
В результате проведенного анализа выявлено, что в реальных условиях существующая технология работы соблюдается не всегда, а предоставленная дорогам возможность задавать свои нормативы по вводу информации зачастую существенно снижает эффективность автоматизированного контроля достоверности информации в бригадной модели АСОУП.
В целях ликвидации указанных недостатков была поставлена задача: - автоматизировать в сквозном режиме важнейшие информационно управляющие функции (прогноза, планирования, активного контроля ис пользования тяговых ресурсов) для руководящего и диспетчерского аппарата вертикали управления; - минимизировать потери в использовании локомотивного парка и локомотивных бригад за счет обеспечения «прозрачности» стыков железных дорог и исключения нерационального использования тяговых ресурсов в интересах отдельных железных дорог; - создать единый автоматизированный технологический процесс, увязывающий эксплуатационную деятельность железнодорожного направления.
В целях эффективного ведения разработок, КАТУ ТР декомпозирована на следующие блоки: A. Мониторинг текущего содержания эксплуатируемого парка на замкнутых полигонах обращения. B. Мониторинг текущего состояния инвентарного парка на замкну тых полигонах обращения. C. Расчет и отображение почасовой динамики изменения структуры локомотивного парка на полигоне обращения локомотивов. D. Мониторинг работы пункта технического обслуживания локомо тивов (ПТОЛ) на полигоне обращения локомотивов. E. Мониторинг простоя локомотивов на станциях и в локомотивных депо полигона. F. Мониторинг состояния диспетчерских участков в части наличия локомотивов эксплуатируемого парка и выполнения участковой скорости. G. Мониторинг причин сверхнормативных простоев локомотивов в депо и на станциях. Н. Мониторинг изменения качественных показателей использования локомотивов за установленный период (декада, месяц, квартал, год). I. Мониторинг территориального расположения локомотивного парка в соответствии с заданными параметрами. J. Текущее планирование ТО-2 по сменам. К. Принятие регулировочных решений по подводу локомотивов на ТР-1 по сменам. L. Разметка назначений локомотивов в зависимости от эксплуатационной ситуации по сменам. М. Планирование потребного парка локомотивов для замкнутого полигона обращения на заданные размеры движения и состояние инфраструктуры. N. Повышение качества и достоверности информации об операциях с локомотивными бригадами. О. Мониторинг наличия локомотивных бригад на объектах дислокации направления с разложением данных по операциям работы бригад. Р. Мониторинг изменений качественных показателей использования локомотивных бригад за установленный период (декада, месяц, квартал, год). Q. Мониторинг и визуализация оперативных данных на рабочих местах диспетчерского персонала.
Представление информации в соответствии с указанными выше блоками (кроме блока 14, являющегося, по сути, комплексом мероприятий) даёт возможность пользователю (диспетчерскому персоналу, руководству центра управления перевозками ОАО «РЖД») оперативно реагировать на отклонения от установленных нормативов и тем самым более эффективно управлять тяговыми ресурсами.
