Введение к работе
Актуальность темы исследования. Системы для управления материальными потоками используются в настоящее время в чрезвычайно широком диапазоне производственной и управленческой деятельности. Основная задача, решаемая в процессе управления материальным потоком -это обеспечение эффективного перемещения материальных объектов при заданном наборе ограничений. Критерии эффективности, ограничения существенным образом зависят от специфики материального потока и опыта управления, который накоплен персоналом. Для повышения качества управления разрабатывают информационные системы, отличительной особенностью которых является необходимость хранения разнородных данных, описывающих материальные объекты, потоки, условия перемещения, среду перемещения и опыт управления потоком в условиях неопределенности.
Конструирование рассматриваемого класса систем требует новых подходов к виду информационных и процедурных моделей, на основе которых строится информационная база системы. Их необходимость диктуется усложнением задач управления, необходимостью оценки рисков осуществления отдельных этапов перемещения, а также конечного результата.
В данной работе проблема решается разработкой новых информационных и процедурных моделей, базирующихся на категориях неопределенности, нечеткости, многозначности данных о планировании и реализации процессов управления материальными потоками, а также использовании пространственных данных, описывающих среду, в которой реализуется материальный поток. Использование предложенных моделей позволит на качественно более высоком уровне реализовать информационную поддержку процессов управления материальными потоками.
Задачи разработки информационных и процедурных моделей для управления материальными потоками исследовались теоретически и реализованы практически в реальных системах.
В настоящее время выпускаются программные продукты для проектирования систем управления материальными потоками такие как ArcLogistics Route, 1С-Логистика:Управление перевозками. В сети Интернет существуют порталы, предоставляющие сервис для управления материальными потоками - Transmap, , . Большой популярностью в Интернет пользуются геоинформационные сервисы порталов Яндекс, Google, Mail и др. Некоторые функции этих сервисов непосредственно относятся к сфере логистики. Усложнение современных транспортных систем, экономических отношений, совершенствование технологий маркетинга стимулируют создание новых моделей для управления материальным потоком.
Теоретической базой разработки информационных систем для управления материальными потоками являются результаты, полученные в области теории проектирования баз данных, интеллектуальных систем, систем управления материальными потоками, геоинформационных систем.
К основным работам в перечисленных областях следует отнести работы С.Д. Кузнецова, П. Селинджера, Е.Ф. Кодда в области баз данных, работы Поспелова Д.А., Осипова Г.С, Заде Л., Кофман А. и др. в области интеллектуальных систем, работы Курганова В.М., Лукинского B.C., Миротина Л.Б., Waters D., Bowersox D.J. в сфере логистики, работы Берлянт A.M., Цветкова В.Я., DeMers M.N. в области разработки и использования геоинформационной технологии. Как показывает анализ, число публикаций, посвященных данной тематике, устойчиво растет, что указывает на стабильный научный и практический интерес к рассматриваемой в диссертационной работе проблеме.
Таким образом, можно утверждать, что проблема, поставленная в диссертационной работе, является актуальной и важной для области исследования и разработки информационных и программных средств обеспечения функционирования особого класса систем - систем для управления материальными потоками.
Цель диссертационной работы заключается в разработке и исследовании информационных и процедурных моделей для проектирования систем управления материальными потоками.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
анализа моделей организации существующих систем для управления материальными потоками и выработка стратегий усовершенствования моделей исходя из необходимости учета неопределенностей описания исходных проектов транспортировки и пространственных данных;
построения и исследования информационных моделей, описывающих транспортную среду и отражающих опыт реализации отдельных операций процесса транспортировки с привязкой к пространству и времени;
разработки и исследования процедурных моделей для планирования и реализации проектов транспортировки.
Объект исследования - информационные и процедурные модели для систем управления материальными потоками.
Методы исследования. Для выполнения работы использованы: теория баз данных, методология проектирования информационных систем, теория интеллектуальных систем, теория графов и нечетких множеств, методы дискретной оптимизации, экономико-математические методы в логистике.
К числу научных результатов диссертации относятся:
предложена новая информационная модель данных - логистический прецедент - необходимая для накопления и использования опыта решения задач управления материальными потоками. Отличительной особенностью информационной модели данных является наличие картографических фрагментов, отображающих критическую область прецедента и область решения конфликта. Тем самым становится возможным целостное описание пространственных, временных и семантических связей, обусловивших логистический прецедент и принятие решения по выходу из критической ситуации. По сравнению с использованием известных моделей данных, модель логистического прецедента позволяет получать выводы более высокого качества;
предложена новая информационная модель описания транспортной сети как класса объектов, в который включены нечеткие описания пространственно-временных, топологических отношений. По сравнению с известными, предложенная модель позволяет получить маршруты, адекватные опыту наблюдения реальных ситуаций, что, в итоге, позволяет снизить риск реализации проектов управления материальными потоками;
предложена новая процедурная модель генерации решений на основе опыта. Суть данной модели заключается в выборе наиболее близкого по топологическим свойствам критической области логистического прецедента, схема решения которого принимается как основа для поиска близких решений для других с меньшим значением потерь. В качестве результирующего принимается вариант с минимальными потерями. Отличительной особенностью данной модели является использование топологических особенностей критических областей логистического прецедента. По сравнению с известными предложенная модель позволяет получать новые решения в заданной ситуации с минимальным прогнозируемым значением потерь;
предложена новая процедурная модель поиска кратчайших путей на основе экспертных данных логистических прецедентов. Ее отличительной особенностью является использование нечетких данных пространственно-временных, топологических отношений и накопленного опыта маршрутизации. По сравнению с известными, предложенная процедурная модель позволяет получать маршруты, адекватные опыту наблюдения реальных ситуаций, что, в итоге, позволяет снизить риск реализации проектов управления материальными потоками.
Практическая ценность работы заключается в том, что предложенные информационные и процедурные модели могут быть использованы в составе систем для управления материальными потоками. В работе также описана на языке UML архитектура информационной системы на основе предложенных моделей, что может служить основой разработки реальных систем.
Реализация и внедрение результатов работы. Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы в госбюджетных НИР НТЦ «Интех» ЮФУ № 13056/2, учебном процессе ТТИ ЮФУ. Также результаты диссертационной работы используются в работе организаций «РОСТЭК-Таганрог» ЗАО «РОСТЭК-ДОН», ООО «Юг-Зерно-Т», что подтверждается актами о внедрении.
Апробация основных теоретических и практических результатов работы проводилась на научных семинарах НТЦ «Интех» ТТИ ЮФУ (с 2006 по 2009 гг., ТТИ ЮФУ). Результаты работы докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях:
VII Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления», Россия, г. Таганрог, 2006;
VIII Всероссийский симпозиум по прикладной и промышленной математике, Россия, г. Москва, 2007;
IX Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления», Россия, г. Таганрог, 2008;
IX Всероссийский симпозиум по прикладной и промышленной математике, Россия, г. Москва, 2008;
IV Международная конференция «Стратегия качества в промышленности и образовании», Болгария, г. Варна, 2008.
По итогам диссертационной работы опубликовано 10 работ.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Работа содержит 143 стр., а также 49 рис., 18 таблиц, список литературы из 102 наименований.
