Разработка устойчивой к чрезвычайным ситуациям автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом с функциями поддержки принятия решений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.10, кандидат технических наук Катцын, Дмитрий Владимирович

• Катцын, Дмитрий Владимирович
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Катцын, Дмитрий Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫМ ТРАНСПОРТОМ РОССИИ.

1.1. Современные проблемы и перспективы развития АСУ железнодорожным транспортом.

1.2. Структура и основные задачи АСУ локомотивным хозяйством.

1.3. Основные бизнес-функции аппарата управления и направления поддержки принятия решений в локомотивном хозяйстве.

1.4. Существующая система отчетности в локомотивном хозяйстве. 29 Выводы.

2. РАЗРАБОТКА КОРПОРАТИВНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ С ФУНКЦИЯМИ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ.

2.1. Общие задачи управления.

2.2. Общие принципы поддержки принятия управленческих решенийбО

2.3. Классификационные свойства АСУ.

2.4. Процедура поддержки принятия решений.

2.5. Структура современных АСУ с функциями поддержки принятия решений.

Выводы.

3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ.

3.1. Модель процедуры поддержки принятия решений.

3.2. Место СППР в структуре управления.

3.3. Модель локомотивного хозяйства в СППР.

3.4. Модель бизнес-функций и методы оценки управленческих решений.

3.5. Технология сбора первичных данных о работе локомотивного хозяйства.

Выводы.

4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1. Концепция и функциональная структура СППР.

4.2. Автоматизированная технология управления тяговыми ресурсами на замкнутых полигонах обращения локомотивов.

4.3. Управление контингентом локомотивных бригад.

4.4. Оценка технико-экономической эффективности автоматизации управления локомотивными бригадами в депо.

4.5. Управление содержанием парка тягового подвижного состава. 181 Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка устойчивой к чрезвычайным ситуациям автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом с функциями поддержки принятия решений»

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. Артамонова, 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 (ClilIP) и выбор наиболее эффективных из них, соответствующих задачам и технологии работы ЖДТ в условиях ЧС;

- разработка моделей и принципов построения Ci 11 IP 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:

1. Модель процесса поддержки принятия решений.

2. Алгоритм оценки решения по критериям качества.

3. Система поддержки принятия решений локомотивного хозяйства.

4. 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 СГТПР 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 локомотивном хозяйстве, соответствующие иерархической системе стратегических целей развития локомотивного хозяйства.

3. На основе разработанных в диссертации принципов построения предложена системы поддержки принятия решений локомотивного хозяйства, 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 реализации 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, ДОВЦ, 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 «Инфотрапс-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.

Заключение диссертации по теме «Управление в социальных и экономических системах», Катцын, Дмитрий Владимирович

Основные результаты и выводы работы состоят в следующем:

1. Проведен анализ существующей системы управления железнодорожным транспортом, применяемых методов сбора и обработки данных о работе ЖДТ и используемых методов поддержки принятия решений;

2. Проведен анализ моделей, применяемых при построении СППР, и соответствующих задачам и технологии работы ЖДТ в условиях ЧС. Для построения СППР ЛХ в диссертации разработаны:

• математическая модель процедуры поддержки принятия решений;

• математическая модель бизнес-функций ЛПР и определено место СППР в процессе управления;

• специализированная математическая модель локомотивного хозяйства, отражающая важнейшие управленческие связи;

• методы количественной оценки принимаемых решений;

• архитектура системы сбора первичных данных о работе хозяйства;

• система автоматического информирования работников о возникающих чрезвычайных ситуациях;

• система аналитических форм, раскрывающих содержание ЧС.

3. Разработана и реализована в ОАО «РЖД» устойчивая к ЧС СППР локомотивного хозяйства.

4. Разработана структура АСУТ с функциями поддержки принятия решений, которая позволяет определить приоритетные направления развития указанной системы и методы реализации ее основных элементов.

Обоснованность всех полученных в диссертационном исследовании научных результатов определяется строгой логикой проведения исследований, аргументированностью применения достаточно современных и мощных методов исследования фактических данных. Все приведенные в диссертации выводы, заключения и рекомендации базируются на положениях общей дидактики и научной теории управления, прошедших многократную фактическую проверку на практике. В основе их лежит достаточно представительный статистический материал, а теоретические положения подтверждены данными многолетних экспериментов.

Таким образом, цель диссертационной работы - обоснование принципов построения и реализация устойчивой к чрезвычайным ситуациям автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом с функциями поддержки принятия решений достигнута.

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.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Катцын, Дмитрий Владимирович, 2008 год

1. Абчук В.А., Лифшиц А.Л., Федулов А.А. и др. Автоматизация управления. М.: Радио и связь, 1984. 263 с.

2. A. Savasere, Е. Omiecinski, and S. Navathe, 'An Efficient Algorithm for Mining Association Rules in Large Databases', In Proc. 21st Int'l Conf. Very Large Data Bases, Morgan Kaufmann, San Francisco, 1995.

3. Alalouf C. Hybrid OLAP. St. Laurent, Canada: Speedware Corporation Inc., 1997.

4. An Introduction to Multidimensional Database Technology. Kenan Systems Corporation, 1995.

5. Codd E. F., Codd S. В., Salley С. T. Providing OLAP (On-Line Analytical Processing) to User-Analysts: An IT Mandate. E. F. Codd & Associates, 1993.

6. Devlin, В., «Data warehouse: from architecture to implementation». Addison Wesley Longman, Inc. (1997). ISBN 0201964252.

7. Gray J., Chaudhuri S., Bosworth A., etc. Data Cube: A Relational Aggregation Operator Generalizing Group-By, Cross-Tab, and Sub-Totals // Data Mining and Knowledge Discovery. 1997. - № 1. - P. 29-53.

8. Han J. OLAP Mining: An Integration of OLAP with Data Mining. IFIP, 1997. (ftp://ftp.fas.sfu.ca/pub/cs/han/kdd/olapm.ps.gz).

9. Harinarayan V., Rajaraman A., Ullman J. D. Implementing Data Cubes Efficiently // SIGMOD Conference. Montreal, CA. -1996.

10. IBM, «Business Intelligence Architecture on S/390. Presentation Guide». SG24574700, IBM Corporation (2000).

11. Inmon W. H. Building The Data Warehouse (Second Edition). NY, NY: John Wiley, 1993.16