CC BY
33
© Д.С. Гончаров, 2007
УДК 622
Д.С. Гончаров
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В РЕШЕНИИ ЗАДАЧИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПО ОПТИМАЛЬНОМУ РАЗМЕЩЕНИЮ ОТХОДОВ ГОРНОПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ТЕРРИТОРИИ ДАРАСУНСКОГО РУДНОГО ПОЛЯ
Семинар № 14
Сложность процесса принятия решений по оптимальному размещению отходов горнопромышленного производства приводит в настоящее время к отсутствию единого подхода к моделированию. Существует множество слабо сочетаемых моделей, описывающих взаимодействие системы «человек - отходы - окружающая природная среда». В данной статье предложены основные принципы построения комплексной информационной модели принятия решений на базе ГИС. Такая «полимодель» позволит объединить разнородные данные и модели на единой географической основе, определить их взаимовлияние; исследовать функционирование, развитие под влиянием человеческой деятельности определенных пространственных систем (геосистем).
Исследования показали [1], что в большинстве пакетов прикладных программ, решающих экологические задачи, ГИС-компоненты используются лишь для отображения результатов модельных расчетов («Гарант-Универсал», «ЭОЛ-2000», ЕН1Р5). Этого недостаточно при решении задачи принятия обоснованных решений, реализации современных требованиях к
проведению экологического мониторинга и разработки природоохранных мероприятий. Необходимо использовать интерактивную работу с тематическими картами на основе:
- осуществления пространственных запросов и операций над объектами карты;
- обеспечения доступа к БД атрибутивной информации по свойствам объектов;
- реализации анализа эффективности технических решений на основе патентной документации и критериев качества модели и др.
Таким образом, развитие геоин-формационного моделирования как метода отражения и исследования геосистем на базе технологий ГИС является одним из наиболее перспективных направлений.
Под геоинформационным моделированием будем понимаем особый вид моделирования, сочетающий пространственное моделирование с обработкой и анализом нетопографических тематических данных. ГИС используется здесь как основа построения «полимодели» необходимой для адекватного отображения сложного процесса (рассмотрение распространения загрязнений с разных сторон).
Банк моделей и База пространственных объектов как основные компоненты ГИС позволяют создавать открытые, гибкие, наращиваемые структуры для накопления данных и знаний о предметной области, моделирования и прогнозирования.
Под моделью-процессом будем понимать условный образ реального процесса, создаваемый с помощью взаимосвязанных между собой компьютерных модулей и отображающий структуру и взаимосвязи между компонентами процесса, правила изменения характеристик самого процесса, а также изменения характеристик объектов, участвующих в этом процессе. Моделью-объектом назовем условный образ реального объекта или системы объектов, описанный с помощью взаимосвязанных компьютерных модулей и отображающий структуру, взаимосвязи реального объекта (системы) или его элементов, а также правила изменения его характеристик.
Известно, что использование имитационного моделирования позволяет реализовать динамику экологических процессов, поэтому в качестве инновационного подхода в состав основной геоинформационной модели была интегрирована имитационная модель принятия решений, построенная путем объединения ГИС-технологий и технологии параллельных экспертных систем. Такая модель позволяет учесть динамику воздействия отходов на компоненты природной среды и дает возможность построения карт (планов) оптимального размещения объектов горнопромышленного производства в пространстве и времени.
Структура имитационной ГИС-модели показана на рис. 1. Внутренняя модель здесь обеспечивает взаимодействие моделей-процессов (соответствующих этапам процесса рас-
пространения загрязнений); внешняя - определяет правила взаимодействия (интерфейс) с внешним миром, осуществляет контроль и управление обработкой данных. К основным особенностям разработанной ГИС-моде-ли можно отнести следующее:
- для реализации внутренней модели были использованы методы оптимизации на основе экологических и социально-экономических критериев [2];
- в основу разработки ГИС-модели была положена объектно-ориентированной методологии, которая позволила реализовать свойства открытости, масштабируемости, совместимости с другими моделями. Таким образом, выбор конкретных моделей-процессов не является константой, одни модели-модули можно заменить на другие, более подходящие для использования в заданном регионе и заданных условиях;
- реализация технических решений и природоохранных мероприятий строится на основе банка данных патентной документации с рассчитанными эколого-экономическими показателями. В основе построения банка данных лежит принцип универсальности и масштабируемости: эксперт, работающий с ГИС на стадии предпро-ектных решений, имеет возможность пополнять и модифицировать заложенные технические решения;
- визуальная обработка данных сформирована на основе электронных карт горнопромышленного региона с выделением дополнительных тематических объектов, необходимых для создания ГИС-модели загрязнения («Зоны размещения отходов», «Точечные источники», «Экологически значимые зоны» и др.).
В основе механизма принятия решения предложено использовании модель параллельной статической экспертной системы (рис. 2) [3].
Файлы данных чJ¿ниц и ал изац ии^ Ввод картографической, статистической информации
—
Динамическая модель распространения ЗВ
______на базе ГИС
Модель
внешних
связей
Модель Модель Модель ►
выброса переносам Примесей оседания
ЛПР
эс
Проверка
адекватности
Отображение
результатов
Вывод планов размещения объектов, безопасных режимов работы ит,
Прогнозная модель
Подбор, создание модели
Репозиторий (библиотека моделей, ^ метаданных) ^
База масштабированных данных, знаний _о предметной области..
Рис. 1. Структура ГИС с интеграцией имитационной модели на основе экспертным систем
Рис. 2. Модель параллельной статической экспертной системы
В общем случае механизм прямого логического вывода содержит три основных модуля:
1. Модуль сбора фактов - обеспечивает интерфейс с пользователем.
2. Модуль поиска применимых правил - выполняет операцию по поиску набора применимых правил в каждом цикле.
3. Модуль выполнения (запуска правил) - модуль запуска отобранных правил, так же определяет правила, которые будут проверены в следующем цикле.
Параллелизм метода прямого логического уровня разделяется на пять уровней: уровень правил, уровень условий, уровень действий, уровень применимых правил и, наконец, уровень сравнения и проверки.
Рассматриваемая модель содержит следующие основные модули:
1. Модуль интерфейса с пользователем (и1): основная задача модуля -это общение с пользователем для на-
копления фактов, необходимых системе при поиске решения.
2. Модуль инициализации списка правил (ILR): этот модуль проводит инициализацию и создание массива для списка применимых правил.
3. Модуль инициализации флагов (IF): инициализирует флаги каждой предпосылки в «левой» части (части условий) каждого правила в базе знаний.
4. Модуль поиска применимых правил (FAR): определяет применимость правил в базе знаний и добавляет их в набор применимых правил 5 вместе с некоторой другой полезной информацией.
5. Модуль применения правил (SF): этот модуль выбирает правила, для выполнения после каждого цикла.
6. Модуль обновления флагов (UF): главная задача этого модуля состоит в том, чтобы обновлять значения флагов в наборе правил, на которые воздействуют применяемые правила.
7. Модуль прямого логического вывода (FC): организует и управляет всеми процессами логического вывода, так же управляет работой еще трех модулей (FAR, SF, и UF), он решает, когда остановить консультацию и выдать результат.
Апробацию предложенной геоин-формационной модели планируется провести с использованием данных по образованию отходов горнопромышленного производства на территории Дарасунского рудного поля (Читинская область). Источниками атрибутивной информации, использованной при создании карт, являются документация по оценке воздействия на окружающую среду при реконструкции горно-обогатительного производства, лимиты на размещение отходов, экологические паспорта предприятий, а также различные формы статистической отчетности.
1. Шеек В.М., Филиппова A.A. Модели-
рование экологических аспектов горного предприятия: практика и перспективы. // Г орный информационно-аналитический
бюллетень. - М.: Изд-во МГГУ. - 2002. - № 2. - С. 168-171.
2. Мязин В.П., Гончаров Д. С. Анализ обобщенного экономического критерия в решении задачи оптимизации размещения отходов горнопромышленных предприятий
Важно отметить, что имитационная модель на базе ГИС-технологий позволяет отобразить изменение загрязнений в пространстве и времени, т.е. у эксперта, принимающего решения, появляется возможность наглядно оценить развитие экологической ситуации. Кроме того, поля критериальной оптимальности размещения отходов, наложенные на карту поверхности, могут быть использованы:
- при проектировании природоохранных мероприятий (планировании границ санитарно-защитных зон, территорий, участков рекультивации и т.д.);
- для анализа взаимосвязей между различными факторами производства и состоянием окружающей природной среды.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
// Обогащение руд. Ёеоновские чтения. -Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2004.
3. Галимов Р.К. Модель параллельной статической экспертной системы // Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: Изд-во МГГУ. - 2004. - № 4. - С. 174.
— Коротко об авторах--------------------------------
Гончаров Денис Сергеевич - старший преподаватель ЧитГУ.
А
© В.А. Клюев, 2007
УДК 622 В.А. Клюев
ОСНОВЫ ТРАНСФОРМАЦИИ СЦЕНАРИЕВ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ ИНТЕГРИРОВАННЫХ СЕТЕЙ ЛОГИСТИЧЕСКОГО ПОТОКА
Семинар № 14
Реструктуризация существующих горно-промышленных фирм требует на начальной стадии соединенного капитала в размерах иногда достигающих более двух миллиардов долларов в год. В практике обоснования вероятности отдачи от заемных средств на реструктуризацию используют бизнес-план с его доказательными статьями о прямых и обратных связях всех планируемых затрат. Инновационные цели проекта должны иметь явные преимущества модернизации и убедительность доказательств в характере изложения технологической, продуктовой, технической, организационной, социальной и информационной частях бизнес-плана. Уровень воздействия целей реструктуризации на степень реализации зависит от инновационных разработок плана. Однако очень трудно доказывать варианты преодоления многих рисков реструктуризации на разных стадиях жизненного цикла проекта. Для преодоления возможных рисков необходим современный инструментарий и модели доказательств выигрыша в инвестиционных играх. За рубежом в качестве мер борьбы с рисками используют приемы концентрации, специализации, укрупнения, интегрирования и дифференциации ресурсов и организационных структур.
Внедрение логистических технологий связано с необходимостью усо-
вершенствования и повышения эффективности управленческих и организационных функций физических процессов перемещения товаров и информации. Логистика в ее современной форме немыслима без активного использования информационных технологий. Сегодня практически невозможно обеспечить требуемое потребительское качество товаров и услуг без программных комплексов для анализа, планирования и поддержки принятия коммерческих решений. Практически уже созданы прототипы виртуальных транспортно-логистических центров с функциями: экспедиторов, логистико-аналитических информационных центров, разработчиков маршрутов автоперевозок, юридических консультантов и страховщиков. За рубежом активно эксплуатируют системы информационного сопровождения груза, системы контроля за процессами доставки груза, проекты мониторинга грузов, системы управления потоками документов и деловых операций, электронные формы контрактов и платежей и системы мобильного управления на основе WAP-технологий. На базе стандарта STEP непрерывной поддержки жизненного цикла товаров и услуг CALS логистика выступает связующим звеном в разработке сложных цепей непрерывной поставки товаров. Использование Intranet-Internet и удаленного доступа к фирменной ин-
формации обеспечивается информационной интеграцией унификацией протоколов и средств обмена данными. Логистика организационно-структурно может быть представлена, с одной стороны, как юридически самостоятельный объект управления, консолидирующий товарные потоки и услуги для группы предприятий, организаций, делегирующих часть своих полномочий на базе контрактных договорных отношений этой структуры, а с другой стороны, организационно логистика может функционально вписываться во внутреннюю структуру управления конкретного предприятия.
При разработке бюджета нового предприятия (типа холдинга) могут использоваться стоимостные и натуральные показатели. Бюджет должен иметь способность к изменениям, которая придает ему гибкость и позволяет приспособиться к неожиданно возникающим обстоятельствам. В бюджете могут содержаться данные о доходах и о расходах (затратах), которые могут быть не всегда сбалансированы. Горизонтальные холдинги -объединение однородных бизнесов (энергетические, сбытовые, телекоммуникационные компании и пр.). Они представляют собой, по сути, филиальные структуры, которыми управляет головная (материнская) компания. Вертикальные холдинги - объединение предприятий в одной производственной цепочке (добыча сырья, переработка, выпуск продуктов потребления, сбыт). Диверсифицированные холдинги - объединение предприятий напрямую не связанные ни торговыми, ни производственными отношениями. В основе построения лежит вид товара или услуги, то есть предприятия различаются видом производимого товара или оказываемой услуги, а координация их деятельно-
сти из центра ориентирована на помощь участникам в реализации продукции на рынках. В основе построения лежит географический фактор, то есть крупная компания открывает свои филиалы на различных территориях. Бюджет не имеет формализованной стандартной формы, реальную форму представления бюджета выбирает его разработчик.
Логистика организационно существует в двух вариантах: внешняя (общая, федеральная, региональная, местная) логистика и внутренняя (логистический отдел или центр транснациональной корпорации) логистика. В логистической цепи выделяют звенья поставки материалов, сырья и полуфабрикатов, производство товаров и всех комплектующих к ним, распределение, включая отправку товаров со склада готовой продукции, потребление готовой продукции, сырья и материалов. На практике редко используют интегральные цепи управления из-за их сложности, большее внимание по традиции уделяют коротким цепям товародвижения. Внедрение логистических звеньев в горно-промышленное производство позволит снизить уровень запасов на 30-50 %,сократить время движения продукции на 25-45 %, сократить повторные складские перевозки в 1,5-2 раза, сократить расходы на транспортные перевозки на 5-20 %[1].
В результате взаимодействия системы со средой создаются условия для активности в приспособлении к новым состояниям и смене собственной логистической организации структур фирмы. Под устойчивостью логистических потоков понимается способность не утрачивать важные характеристики качества процесса и самих логистических цепей. Лля обеспечения устойчивости и эффективности функционирования логи-
стических систем необходимо применять современную технологию и технику обеспечения товародвижения, и соответствующие информационно-управляющие системы с комплектами моделей.
Полная модель логистических издержек горно-промышленного производства обычно формируется с использованием формулы
ц=£ (т+с+с,,+с+и+э+
2=1 ,
+Тм + Д + В + У+М + Л),
где 1 - число посреднических и основных служб, 1 = 1,...,п; Т - стоимость перевозки по всем видам транспорта; С - складские и терминальные издержки; Э - экспедиторские и операторские издержки; Сст -издержки страхования; Сц -издержки цеховых складов; И - информационные издержки; Ттм - таможенные издержки для экспортных товаров; Д -издержки торговых посредников; В -издержки по возврату некондиционного товара и затраты на его повторную переработку; У - издержки на внутризаводские услуги; М - издержки на маркетинговые исследования; Л
- издержки функционирования логистических служб.
Современный этап перестройки организационных структур управления производственными объединениями, предприятиями и фирмами, ориентированных на рынок и создание структур стратегического менеджмента, приобретает новые инструменты для поиска компромисса между централизацией и децентрализацией управляющих функций.
Организационная структура управления включает два уровня управления: центр стратегического управления и логистической координации; целевые и функционально-управ-
ляющие подсистемы зон ответственности, организующие эффективную работу важных основных служб.
Иерархическое описание сложных объектов приводит к необходимости создания технологий структурного анализа и проектирования, которые основывается на методологии структурно-функционального моделирования (объектно-операционные методы) и методы концептуального моделирования [2, 3].
Описание проекта выполнения технологии горных работ при комплексной разработке месторождения может быть выражено использованием главных узловых сопряжений для решаемой технологии структур, определяющих качество и результат эффективной работы. В качестве одной из моделей для оценки результатов реструктуризации разработана модель-диаграмма технологического потока (рис. 1). Механизм формирования потока содержится в других моделях показа и моделях уточняющего характера его состояний, но представляются для ответственного лица по его требованию.
Зоны ответственности производств и их объединений и само технологическое пространство имеет вид набора множеств в полном информационном поле [2]:
П=ПШ }л{Р,
где О - комплексное содержание логистического технологического процесса; п - принципы способа организации или методы взаимодействия; Э - действия и воздействия со стороны структур (звеньев); Б -структурная единица цепи звеньев; Р - потребности структурных единиц в ресурсах; и - виды связи между структурными единицами; 1, ], к, 1, п - индексы информационной матрицы.
[Е]
Рис. 1. Концентрированная модель-диаграмма технологических потоков в мониторинге состояний процесса реструктуризации комплексных горных предприятий (по зонам ответственности): 1, 50 - наименования структур для комплектации само-
стоятельных зон технологического потока (соответственно): топливо, сети, оборудование, машины, техника, сырье, материалы, инструмент, запасные части, ремонтный комплект, склады, территория, помещения, сооружения и т.д. А, Б, В, Г, Л,..., Н - группы структур по центрам ответственности (соответственно): специализированный технологический пост, оперативная зона посредника, служба фирмы, все службы фирмы, удаленные подразделения фирмы, дочерняя фирма и т.д.. I - X (XV) - наименование этапов и классов операций полного технологического процесса потока: поиск, разведка, подготовка, вскрыша, добыча, дробление, обогащение, выработка, очистка забоя, крепление выработки, спасательные операции, извлечение, рекультивация, транспортирование и т.д. [Е] - условный масштаб предельного отклонения уровня укомплектованности и использования структур для норм лидеров рынка. Оценки состояния резерва мощности структур по вариантам а, б, в, г, д (соответственно): вариант отсутствия запаса ресурса; вариант соответствует внутренним нормам региона; кризисный спад уровня; соответствует рыночному требованиям; другие совмещенные зоны запасов и резервов
Рис. 2. Оценка результатов поиска уровней рентабельности группировок логистических звеньев в горнопромышленных предприятиях: С - нормированные удельные годовые затраты с учетом критерия безубыточности; - группировки структурный единиц технологического процесса для поиска условий логистического успеха; 1,..., 5 - варианты динамики оптимальных затрат для различных зон ответственности: специализированная операция, артель, фирма, холдинг и корпорация фирм; 6, 7 - зоны прибыльной деятельности структурных группировок
Для отражения всей полноты морфологического набора формальных, очевидных и скрытых связей составляется самый полный список известных в технологической и конструкторской практике групп составляющих связей объединенных выражением
ил,...,ииу = рм }лрог }лрёу }л Крт }л{Ро }лрпк } где к:, от, dv, рт, ро, пк - соответственно, индексы групп связей для функций контакта, ориентирования, движения, проведения, преобразования и накопления между сопряженными структурами всех логистических вариантов структур[2].
В программе разработки центров ответственности учтены главные особенности инструментария для создания механизма управления - оперативность расчета варианта реструкту-
ризации горно-промышленных систем, а в оценке динамики и качества функционирования проектной цели оценивать интегральным показателем эффективности по типу модели оптимизации автора [4]. В современных моделях оценки текущего состояния дел принято использовать точку безубыточности проекта, когда учитывается ситуация, при которой доходы от реализации продукции, цели проекта, равны затратам на ее производство. Использование точки безубыточности проекта в математической модели оптимизации выбранных вариантов выпуска товара на формируемых центрах ответственности (рис. 2) позволяет визуально и оперативно оценить степень риска и правильность выбора структур.
Разработанная автором интегральная оценка эффективности проекта и модель-диаграмма основываются на
геометрическом усреднении комплекса технологических, организационных и коммерческих показателей, которые включают конкретные физические и
1. Чеботаев A.A. Логистика и марке-
тинг (Маркетингологистика) /Чеботаев A.A., Чеботаев Д. А. - М.: ЗАО Экономика,
2005.- 247 с.
2. Клюев B.A. Морфология системы
для формирования технологий комплекса горных работ на месторождениях. М.: МГГУ, Г орный информационно-аналитический
бюллетень, 2004, 12.
эксплутационные возможности каждого технологического узла и конкурентные условия жизненного цикла товара, услуг и технологии.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Клюев В.А., Клюев А.В. Формиро-
вание системы логистических потоков в расчетах параметров горного проекта/ Г орный информационно-аналитический
бюллетень, МГГУ, 2005,10.
4. Клюев В.А. Построение перспек-
тивного ряда машин для дробления горных пород. Автореферат к.т.н. - М.: МА-
ДИ. 1971.
— Коротко об авторах-------------------------------------------------------
Клюев Владимир Андреевич - кандидат технических наук, доцент кафедры «Строительные и дорожные машины», Тихоокеанского государственного университета.
А
