CC BY
58
УДК 656.212.5:681.3
I. В. ЖУКОВИЦЬКИЙ, В. В. СКАЛОЗУБ, А. Б. УСТЕНКО (ДПТ)
ПРИНЦИПИ ПОБУДОВИ СИСТЕМИ П1ДТРИМКИ ПРИЙНЯТТЯ Р1ШЕНЬ I УПРАВЛ1ННЯ ВАНТАЖНИМИ ПЕРЕВЕЗЕННЯМИ НА ОСНОВ1 АНАЛИТИЧНИХ СЕРВЕР1В АСК ВП УЗ
Запропоновано тдхвд i головнi принципи щодо перетворення автоматизованих систем управлiння про-цесами вантажних перевезень у системи пвдтримки прийняття управлiнських рiшень персоналу з викорис-танням вiдповiдних сучасних засобiв моделювання та оптишзаци. Показано, що так функци доцiльно вть лити в процеа розробки спецiальних подсистем АСК ВП УЗ - аналггичних серверiв.
Предложен подход и основные принципы преобразования автоматизированных систем управления процессами грузовых перевозок в системы поддержки принятия управленческих решений персонала с использованием современных средств моделирования и оптимизации. Показано, что такие функции целесообразно воплотить в специализированные подсистемы АСК ВП УЗ - аналитические серверы.
Approach and main principles is offered in relation to transformation of the automated processes control systems of freight transportations in the systems of support of decision-making administrative personnel with the use of the proper modern facilities of design and optimization. It is rotined that it is expedient to incarnate such functions in the process of development of the special subsystems of АСК ВП УЗ - analytical servers.
Вступ
Для ефективного ршення задачi управлшня вантажними перевезеннями уже кшька десяти-рiч використовуються комп'ютерш шформа-щйш системи. Перехщ до ринкових вщносин та розподшення загального вагонного парку за участю як держав-власниюв, так i приватних структур призвели до суттевого ускладнення процесу управлiння перевезеннями i водночас зробили першочерговими економiчнi фактори використання вагошв.
Нещодавно в Укрзалiзницi (УЗ) для управ-лiння вантажними перевезеннями введено ш-формацiйну систему нового поколшня - «Ав-томатизована система керування вантажними перевезеннями УЗ» (АСК ВП УЗ), яка вщпо-вщае вимогам до сучасних масштабних кор-поративних систем [1; 2]. Вщкрита архiтекту-ра АСК ВП УЗ дозволяе вести роботи з авто-матизацii рiзних аспектiв управлiння вантажними перевезеннями. Сьогодш система АСК ВП УЗ здатна ефективно виршувати задачi iз збирання та оброблення iнформацii про хщ вантажних перевезень [3]. У рамках АСК ВП УЗ ефективно i з мшмальними додатковими доробками, яю не впливають на структуру, оргашзащю i супровiд дiючих шформацшних моделей баз даних, можуть бути виршеш за-дачi математичного моделювання та управлшня процесами вантажних перевезень, яю використовують вихiднi даш у формi часових послiдовностей, рядiв спостережень. Разом з
цим в системi ще не створено ушфшованих пiдсистем - засобiв для тдтримки управлш-ських рiшень персоналу з використанням ме-тодiв дослiдження закономiрностей, дiагнос-тування., прогнозування та отгашзаци проце-сiв перевезень на основi даних монiторингу та моделювання. Зрозумшо, що такi пiдсистеми матимуть ряд спшьних функцiй та повиннi спиратися на спшьш методи iх реалiзацii, тож доцiльно координувати iх створення i тдго-тувати засади до iх певноi унiфiкацii. У цш статтi для означення подiбних тдсистем управлiння використовуеться термiн «Аналь тичш сервери» - АС.
Призначення та принципи створення Анал^ичних Серверiв
Призначення АС полягае в тому, щоб, спи-раючись на iнформацiйний фундамент АСК ВП УЗ, забезпечувати безпосередню iнформацiйну шдтримку управлiнських рiшень керiвного, ш-женерно-техшчного та диспетчерського персоналу УЗ (рис. 1).
Орiентацiя на ефектившсть пiдтримки конкретних управлiнських функцш визначае необхiднiсть створення комплексу або шмейс-тва АС, якi мають спецiалiзуватись на рiзних типах задач управлшня вантажними перевезеннями: управлшня вагонними парками (АС УВП), управлшня локомотивними парками (АС УЛП), тощо.
Риа 1. Пpизнaчeння АС i ïx взaeмoдiя з АСК ВП УЗ
Разом з тим, зпдно з cyчacними пiдxoдaми Kax яко1' виpiшyютьcя питання cтaндapти-зaцiï до cтвopeння iнфopмaцiйниx cиcтeм, e дoцiль- та зaгaльнocиcтeмнoгo зaбeзпeчeння АС. ним викopиcтaння от^ьно!' платформи, в рам- Огляд зaгaльниx пpинципiв cтвopeння ана-
лiтичниx cepвepiв, нaвeдeний на pиc. 2.
Риа 2. Огляд пpинципiв cтвopeння АС
Ц принципи згруповаш по наступним кате-горiям:
- формування та використання шформа-цшно! бази;
- взаeмодiя з користувачами;
- системна оргашзащя.
Принципи створення та використання шфор-мащйно! бази полягають в тому, що АС мають спиратися на повну iнформацiйну базу АСК ВП УЗ, оперативш та архiвнi даш, яю вiдображують стан та юторда всiх об'eктiв вантажних переве-зень, i на статистичну базу даних системи.
Засобами АС повинно виконуватись автома-тизоване створення «бази знань», яка включае результати поточно! обробки первинних даних («очищення», кластеризацiя, апроксимащя тощо), орiентованих на задану область прийняття рь шень. Використання методiв обробки знань мае суттево шдвищити ефективнiсть рiшення типо-вих задач шдтримки управлiння (дiагностика ста-шв процесiв, прогнозування, вибiр оптимальних за встановленими критерiями рiшень тощо).
Для виршення задач прогнозування динамiки технолопчних процесiв та оптишзаци управлш-ня АС мае використовуватись структурована су-купнiсть математичних моделей, яю вщповща-ють рiзним рiвням управлiння та використову-ють набiр сучасних технологш моделювання (зокрема, апарат нейронних мереж, iмiтацiйних моделей, нечiтких моделей управлшня тощо).
Для оцiнки управлшня та його оптишзаци мають широко використовуватись економiчнi показники ефективностi в сукупносп з тради-цiйними експлуатацшними показниками.
Принципи взаемодп АС з користувачем ви-ходять з того, що в рамках АС мають бути реа-лiзованi як суто шформацшний, так i шформа-цшно-радний режим пiдтримки управлiнських рiшень. В останньому випадку використовуеть-ся штерактивний режим взаемоди АС та корис-тувача при виборi оптимальних управлшських рiшень, коли досвiд та бшьш детальна шфор-мованiсть управлiнця про особливосп оперативно! ситуацi! поеднуються з широкими можли-востями системи з кшьюсно! оцiнки ефектив-ност варiантiв управлiння та зручного вщо-браження ситуацi! управлiння.
Згiдно з колективним характером процесу управлiння АС повинен створювати шформа-цiйне середовище для ефективно! пiдтримки взаемодi! управлшщв рiзних рiвнiв у вщповщ-ност до !х компетенцi! та вщповщальносп.
Принцип стандартизацi! послуг АС вихо-дить з того, що при наявносп широкого кола рiзноманiтних шформацшних послуг вони про-
понуються користувачевi у чiтко специфшо-ваному вигляд^ який дозволить легко орiен-туватись в !х призначеннi та яюсних характеристиках. Стандартизацiя повинна шдвищити ефектившсть планування та розробки нових iнформацiйних сервiсiв згiдно з реальними потребами користувачiв.
В АС стандартизащя графiчно-текстового клiентського iнтерфейсу мае виконуватись з урахуванням вимог основних категорш корис-тувачiв. Попередньо до найбшьш важливих груп користувачiв можна вщнести керiвний персонал структурних шдроздшв, який здебi-льшого зосереджений на аналiзi даних оперативно! звггносп, а також диспетчерський персонал, якому потрiбна iнформацiя про оперативну ситуацiю на керованому полiгонi залiзницi.
Принципи системно! органiзацi! АС засноваш на вiдкритостi архiтектури як фундаментального принципу сучасних шформацшних систем. Зок-рема, вщносно аналiтичних серверiв це означае пристосовашсть платформи до розширення складу розроблюваних АС, а конкретних аналi-тичних серверiв - до розширення складу !х iнфо-рмацшних послуг. Разом з тим необхщно забез-печити погодженiсть платформи АС з принципами розвитку АСК ВП УЗ. Цьому сприяе те, що архитектура АСК ВП УЗ передбачае стандарти-зовану взаемодiю з серверами прикладних про-грам, до яких безпосередньо належать АС.
Модульнiсть програмного забезпечення також е ниш практично обов'язковою рисою сучасних шформацшних систем. Вщносно АС модульшсть мае втшюватись зокрема в ство-реннi комплексу вiдносно самостiйних та при-стосованих до самостiйного використання i комплексування програм-сервiсiв, якi викону-ють певнi завершенi функцi! шформацшного обслуговування клiентiв з певними характеристиками якосп. Такий пiдхiд мае скласти основу для ефективно! автоматизацп генераци клiент-ських робочих мюць (АРМ) в рамках АС.
Виходячи з перспективи створення сiмейства АС, яю мають вирiшувати рiзноманiтнi типи задач пiдтримки управлiння, доцiльно передба-чати використання широкого спектру програм-но-технiчних рiшень вiдповiдно до особливостей таких задач. Зокрема це стосуеться можливосп використання з боку АС власних апаратних ре-сурсiв та ресурсiв вузлiв АСК ВП, а також роз-подiлення ресурсiв в рамках схеми кшент-сервер.
При наявностi широкого спектру апаратно-програмних рiшень по створенню АС доцшьно вiддавати прiоритет сучасним веб-технолопям. В рамках таких технологш ниш створений ряд
стандартних ршень, якi забезпечують ефектив-ш комунiкацii при наявностi iнформацiйноi безпеки та досить розвинутого текстово-графiчного iнтерфейсу користувачiв. Динамiка розвитку цих технологiй та 1х загальна прийня-тнiсть пiдтверджують перспективнiсть 1'х вико-ристання при створеннi АС.
Загальна схема функщонування АС в складi АСК ВП УЗ
На рис. 3 наведена загальна схема, що вщо-бражуе функщонування анал^ичних серверiв в складi АСК ВП УЗ. Тут видшяються три рiвнi, на яких вiдбуваеться функщонування АС:
- рiвень апаратно-програмних засобiв (АПЗ) ядра АСК ВП УЗ;
- рiвень АПЗ власно анаттичних серверiв (АС);
- рiвень АПЗ ктент1в АС.
Нижче пояснюються особливостi взаемоди цих рiвнiв стосовно трьох базових функци iнформацiйних систем - ведення бази даних, ршення прикладних задач (обробки даних) та вщображення результат обробки для корис-тувачiв.
АПЗ ядра АСК ВП УЗ насамперед забезпе-чують ведення бази даних, якою користуються задачi АС. Тут також можуть функщонувати деякi програми обробки даних (наприклад, про-грами для формування "бази знань"). Важливо пiдкреслити, що зпдно з архiтектурою АСК ВП УЗ аналггичш сервери, як правило, мають функщонувати в рамках конкретних вузлiв систе-ми. При цьому вони спираються на едину лоп-чну базу даних, в межах яко! вiдбуваеться об-мiн даними мiж фiзичними вузлами АСК ВП УЗ (рис. 3).
Рис. 3. Схема взаемоди АС з кл1ентами та ядром АСК ВП УЗ
АПЗ власно АС (це можуть бути апаратш сервери, як функщонують тд управлiнням власноi операцiйноi системи) забезпечують ви-конання 6шьшо1 частини прикладних задач АС та задач управлшня взаемодiею з ктентами. На цьому рiвнi також можуть вестися локальш ба-
зи даних аналггичних серверiв (наприклад, даних, яю необхiднi для адмшстрування клiентiв АС або для ршення локальних задач оптимiза-цii). Щ АПЗ можуть також вирiшувати задачi представлення даних для користувачiв (наприклад, при створенш АС на базi веб-рiшень про-
грамна реалiзацiя текстово-графiчного штер-фейсу користувача значною мiрою вiдбуваеться на сервер^. Функцi!, що покладаються на АПЗ ктенпв (клiентськi комп'ютери) можуть бути досить рiзними згiдно iз задачами вщповщних робочих мiсць. Згiдно iз технiчною полiтикою розвитку системи АСК ВП УЗ, перевага вщда-еться так званим «тонким клiентам» - ршен-ням, якi мiнiмiзують вимоги до супроводження клiентських АПЗ за рахунок виконання бшьшо-стi функцш системi в !! сервернiй частиш. Сто-совно АС будемо розум^и пiд «тонкими ктен-тами» ПК користувачiв, на яких не ведеться власна база даних (що потребуе використання
ПЗ системи управлiння базами даних), а роз-мiщуються лише ПЗ для виконання прикладних програм та вiдображення даних. Варiантом такого ршення при використаннi такого ршення при використаннi веб-технологiй е «надтонкий кль ент», де на ПК користувача може використовува-тись лише стандартна програма-браузер. Вщзна-чимо, що схема рис. 3 допускае при необхщносп реалiзацiю так званих «товстих клiентiв», на яких можуть функцюнувати ПЗ системи управлiння базами даних. Саме для таких випадюв на рис. 3 вщображена можливють реалiзацi! функцiй ве-дiння бази даних на рiвнi АПЗ кшенпв.
Рис. 4. Напрямки створення АС
Особливост функцiонального складу АС УВП в1дпов1дно до категорiй користувачiв
За напрямками використання аналiтично! iнформацi! можна видшити три основнi катего-рп користувачiв АС УВП:
- керiвний персонал, для якого необхiдно в першу чергу аналiзувати показники ефектив-ностi вантажних перевезень (в тому чи^ по структурних пiдроздiлах), а також виконання планових завдань;
- шженерно-техшчний персонал, для якого разом з функщями аналiзу показникiв ефек-тивносп та виконання планових завдань необ-хiдно забезпечити пiдтримку складання та оп-тимiзацi! планiв перевезень;
- оперативно-диспетчерський персонал, для якого найбшьш важливими е функцi! одер-жання та аналiзу iнформацi!, що характеризуе поточну ситуащю управлiння, а також тдтрим-ки оперативних управлiнських ршень (рис. 4).
Функцiональний склад АС для перших двох категорш персоналу е досить спорщненим: вiн базуеться в першу чергу на аналiзi фактичних та планових показник1в використання вагонних па-рк1в. Напроти, функцп АС для оперативно-диспетчерського персоналу зорiентованi на аналiз оперативно! шформацп та оптимiзацiю оперативного управлшня, тобто суттево вiдрiзняються.
Виходячи з цього доцшьно розглядати створення двох платформ АС, яю призначенi вщповщно для керiвного та iнженерно-техшчного персоналу, а також для оперативно-диспетчерського персоналу.
Загальна класифiкацiя функцш АС. Дощ-льно видiлити суттево вщмшш категорi! функ-цiй АС:
- базовi функцi!, якi мають входити до складу платформ АС (тобто, е спшьними для рiзних модифшацш аналiтичних серверiв);
- прикладт функцi!, якi вiдповiдають задачам АС для конкретно! категорп користувачiв.
До складу базових функцш мають входити:
- одержання та аналогична обробка даних;
- прогнозування динамiки процесу пере-везень та його показниюв;
- пiдтримка оптимiзацii управлiнських ршень;
- оцiнка очiкуваних наслiдкiв управлшня;
- адмiнiстрування аналiтичного серверу.
Склад прикладних функцш мае визначатись
в ходi розробки конкретних АС. Прикладами таких функцш е тдтримка складання рiзних типiв оперативних планiв, тдтримка оптишза-цii рiшення рiзних тишв задач iз управлiння вагонопотоками тощо.
Математичне i методичне забезпечення концепцп створення АС
Встановленi потреби щодо удосконалення аналiтичних складових системи АСК ВП УЗ на основi створення единоi унiфiкованоi методики побудови математичного i вiдповiдного про-грамного забезпечення АС у першу чергу став-лять завдання чiткого визначення i обгрунту-вання засад розробки ново! компоненти системи iз забезпечення штелектуального сервiсу. В основу методики побудови необхщно покласти вимоги до серверу ушфшованих аналiтичних функцiй системи АСК ВП УЗ, а також принци-пи и створення i побудови вiдповiдного унiфi-кованого математичного та програмного забез-печення. Методика АС що пропонуеться для розробки являе комплекс методiв, а також вщ-повiдних процедур i засобiв 1х реалiзацii при рiшеннi задач моделювання, аналiзу, дiагносту-вання та прогнозування на основi даних системи АСК ВП УЗ. Розглянемо щ принципи, завдання i методи бшьш детально.
Коротко концепщю методики iз формування засобiв моделювання та оптимiзацii рiшень в АС утворюють наступи положення:
- використання унiфiкованоi форми пред-ставлення даних для ршення задач усiх катего-рiй у вiдповiдностi до 1х системноi органiзацii у АСК ВП УЗ (послiдовностi подiй процесiв пе-ревезень, часовi ряди значень дослщжуваних показникiв),
- використання типових постановок за-вдань аналiзу, прогнозування, дiагностування i прийняття рiшень i 1х математичних представ-лень у рамках системи,
- утворення окремого комплексу АСК ВП УЗ i наборiв аналiтичних серверiв для забезпечення едносп структури iнформацiйних i матема-
тичних ресурсiв, для аналiтичноi шдтримки про-цесiв прийняття рiшень в системi АСК ВП УЗ;
- використання, по-можливосп, стандар-тних i перевiрених, а також унiверсальних моделей i методiв обробки даних спостережень за процесами виконання i забезпечення вантажних перевезень;
- застосування методiв автоматизованоi побудови математичних моделей на основi даних спостережень за процесами перевезень з викори-станням сучасних засобiв моделювання, розра-хунки точностi та достовiрностi результатiв;
- графiчне вщображення даних, стратегiй i результатiв у формi придатнiй для використання у процесах прийняття рiшень спецiалiстами рiзних сфер управлiння на залiзницях Украши;
- формування та застосування системи сценарив при постановках типових задач анат-зу, дiагностики i прогнозування процешв ван-тажних перевезень;
- стандартизацiя - створення ушфшова-них органiзацiйних, методичних, програмних засобiв для вирiшення типових задач аналгшч-но! пiдтримки процеав прийняття рiшень та ефективного управлшня рiзноманiтними процесами управлiння на багатьох автоматизова-них робочих мюцях;
- вiдкритiсть серверiв до розвитку - роз-ширення складу i удосконалення реалiзацii фу-нкцiй аналiтичноi пiдтримки процесiв прийнят-тя ршень на пiдставi математичного моделювання, дiагностики i прогнозування.
Методика штелектуального анатзу даних, моделювання, оптимiзацii i побудови вщповщ-ного унiфiкованого математичного забезпечен-ня системи АСК ВП УЗ повинна ураховувати загальну структуру системи, компонентно-орiентований метод розробки програмного забезпечення, основш програмно-технiчнi ком-плекси, органiзацiю процесiв збирання, пред-ставлення i управлiння даними в рамках засто-сованого у системi об'ектно-орiентованого методу моделювання процешв вантажних перевезень. Однiею з головних засад ушфшаци процесiв моделювання, анатзу i прогнозування е стандартизацiя процедур тдготовки даних для серверу анаттичних функцiй. Це дозволить створити програмне забезпечення, що забезпе-чить шструментарш для утворення рядiв спостережень параметрiв процесiв вантажних перевезень, необхiдноi форми представлення для подальшого дослiдження та управлiння проце-сами перевезень.
Висновки
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
Приведений анатз та результати досл> дження стану i перспектив розвитку i довго-строкового застосування системи АСВ ВП УЗ свiдчать про актуальну потребу запровадження у системi унiфiкованих засобiв пiдтримки про-цешв прийняття рiшень. Для реалiзацi! такого проекту пропонуеться створення додаткового комплексу АСК ВП УЗ, а також спецiалiзова-них засобiв у вигщщ аналiтичних серверiв. Утворення структури тдтримки прийняття рi-шень у рамках проекту АСК ВП УЗ дасть змогу пiдвищення якост використання рухомого складу за рахунок забезпечення бшьш ефектив-ного управлшня вантажними перевезеннями, яке потребуе постшного удосконалення авто-матизованих систем управлшня.
1. Аск вп уз стандарта та методология. Принципи побудови. Оргашзащя розробки та супроводу (120101.0.18.01.0.001). Укрзал1зниця-2003 р.
2. Аск вп уз загальносистемш вимоги до авто-матизацп систем лшшного р1вня, !х взаемодп мiж собою та системами вищого р1вня. Основн1 принципи та проектш р1шення. - Д., 2002 р .
3. Великодный В. В., Жуковицкий И. В., Скалозуб В. В., Землянов В. Б., Цейтлин С. Ю. Компонентно-ориентированное программирование в разработках интегрированной среды автоматизированной системы управления железнодорожного транспорта Украины // 1нформацшно-керуюч1 системи на зал1зничному транспорт!. -2005. - № 5. - С. 63-68.
Надшшла до редколегп 15.05.07.
