CC BY
51
УДК 519.8 А.К. Еналеев12, В.В. Цыганов12
ГРНТИ 28.23.35, 73.01.21 1Институт проблем управления им. В.А.Трапезникова РАН
2ФГБУН Институт проблем транспорта имени Н.С. Соломенко РАН
КОМПЛЕКС МЕХАНИЗМОВ УПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЕМ ТРАНСПОРТНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ
Рассматриваются комплекс моделей организационных механизмов отбора проектов для улучшения конфигурации транспортной инфраструктуры наиболее полно отвечающей целям ее развития при имеющихся ограничениях на инвестиции. Предложены технологии децентрализации разработки, обслуживания и функционирования транспортной инфраструктуры. Ключевые слова: Транспортная инфраструктура, отбор проектов, инвестирование, децентрализация, полигоны управления, согласование, разбиение сети.
A.K. Enaleev1,2, V.V. Tsyganov 1,2
1Solomenko Institute of Transport Problems of RAS 2Trapeznikov Institute of Control Sciences of RAS
MECHANISMS COMPLEX FOR MANAGING OF TRANSPORT INFRASTRUCTURE DEVELOPMENT
The paper considers a set of organizational mechanisms models for selecting projects of a transport infrastructure configuration that most fully meets the objectives of its development with existing restrictions on investment as well as proposes the decentralization technology of a transport infrastructure development, service, and functioning.
Keywords: Transport infrastructure, project selection, investment, decentralization, polygons of management, coordination, network partitions.
Работы по развитию транспортной инфраструктуры (ТИ) обширных и недостаточно освоенных регионов страны, какими являются, например, районы Сибири, Дальнего Востока и Арктики, можно условно разделить на 3 крупных этапа.
Первый этап заключается в проектировании развития ТИ. Он включает в себя формирование системы предложений по всевозможным проектам развития дорог, маршрутов и соответствующей обеспечивающей их функционирование инфраструктуры. Затем проводится сравнительный анализ проектов из полученного списка и отсев заведомо неперспективных. Для списка оставшихся проводится процедура их ранжирования и классификации по критериям соответствия их целям развития инфраструктуры регионов в целом. Для решения задач ранжирования и классификации проектов предлагается использовать методику комплексного оценивания, основанную дереве свертки и на матричных свертках показателей в вершинах дерева [1-5]. Предлагается формировать структуру дерева свертки и состав исходных показателей на основе построения дерева целей и задач развития ТИ, исходя из программных документов долгосрочного развития страны [6]. На основе проведенного ранжирования отбирается множество проектов с наибольшими значениями рангов, и проекты из этого множества рассматриваются в качестве претендентов для включения в программу развития ТИ.
В случае, когда имеются ограничения на общий размер инвестиционных ресурсов предлагается произвести дополнительный отбор наиболее приоритетных проектов из рассматриваемого множества высокоранговых проектов, на которые достаточно инвестиционных средств. При этом отбор приоритетных проектов предлагается осуществлять по следующей схеме. Сначала производится оценка требуемых затрат ci на выполнение рассматриваемого проекта и оценка ожидаемого эффекта ei от его реализации, где i - номер проекта. Эти оценки рекомендуется вычислять на основе существующих методик и программных средств расчета потоков наличности (кэш фло) широко используемых в современном инвестиционном бизнесе [7-9]. В тех случаях, когда использование этого метода оценки затруднено, допускается применение оценок затрат и ожидаемого эффекта экспертными методами.
Для совокупности проектов, отобранных для рассмотрения с использованием процедуры комплексного оценивания, требуется описать их взаимозависимости в виде
сетевой структуры. Эта структура определяет отношения необходимости реализации проектов для выполнения более крупного проекта. Часто эти отношения можно представить в виде дерева. Имея для каждого из рассматриваемых проектов оценки затрат Ci и эффекта вг-, задачу инвестирования проектов можно представить в виде задачи о ранце в сетевых структурах [10,11]. Для оценки объемов инвестирования предлагается использовать модификацию сетевого метода «затрат-эффект» [10], в котором отбор проектов для инвестирования осуществляется в зависимости от значения показателя эффективности pi=вi/ci. В алгоритмах [10,11] для расчета объемов финансирования развития ТИ необходимо учитывать структуру транспортной сети при расчете эффектов отдельных участков дорог, так как некоторые участки дорог могут быть включены в эксплуатацию до завершения работ всей дороги.
Второй этап заключается в реализации принятых на предыдущем этапе проектов. Выполнение проектов включает в себя различные механизмы планирования производства, обеспечения ресурсами и оборудованием, координацию проводимых работ и т.д. В настоящей статье невозможно отразить все задачи, которые могут возникнуть на этом этапе. Поэтому основное внимание обратим здесь лишь на такие проблемы как согласование интересов сторон, участвующих в производстве с сетевой структурой связей, и необходимость разумной децентрализации управления при реализации крупномасштабных проектов.
Проблема планирования и стимулирования выполнения комплекса работ, порядок предшествования которых описывается сетевым графом без контуров, обеспечивающего максимальный гарантированный результат в условиях недостаточной информированности управляющего органа о возможностях производителей работ, рассматривается в [12,13]. Специфика создания ТИ заключается в учете сетевой структуры транспортной сети при формировании сетевой структуры последовательности выполнения работ. Для каждого узла построенной сети, соответствующего выполняемой части проекта, предлагаются процедура планирования показателя, характеризующего работу по этой части проекта, и найдена функция стимулирования людей, занятых в выполнении работы. Эта процедура планирования и функция стимулирования удовлетворяет описанным условиям согласования, так что исполнители работы заинтересованы в выполнении, установленного им плана, и не заинтересованы в намеренном искажении информации, предоставляемой ими в управляющий орган, т.е. обеспечивается неманипу-лируемость механизма управления.
Проекты ТИ в силу крупномасштабности для обеспечения их эффективной реализации требуют текущей обработки больших данных управляющими органами. В этих условиях часто необходимо сформировать иерархическую структуру управления, распределив менеджмент проектов между управляющими органами нижнего уровня и координирующим центром на верхнем уровне иерархии. Таким образом возникает задача разбиения сетевой структуры проектов на подсети и назначение их соответствующим управляющим органам. Вопрос заключается в определении количества и границ таких подсетей. Для решения этой задачи предлагается использовать методологию разбиения сетевых структур на равносложные полигоны управления [14,15] и теорию оптимизации иерархических структур [16,17]. Для назначения органов управления по обеспечению выполнения целей проекта в соответствии со структурой комплексного оценивания проектов на этапе их отбора рекомендуется осуществлять, используя подход, изложенный в [3,12].
Третий этап заключается в создании системы управления функционированием ТИ. Для управления эксплуатацией ТИ характерно использование разнообразных организационных подсистем. В настоящей статье обратим внимание только на задачи разбиения транспортной сети для организации децентрализации управления содержанием ТИ и организации перевозок и согласовании различных разбиений сети по типам дея-
тельности. В соответствии с [18,19] предлагается использовать методы построения оптимальных механизмов планирования и стимулирования для согласованных разбиений большой транспортной сети на различные типы полигонов управления. Разнообразие типов полигонов управления определяется различными направлениями деятельности в большой транспортной сети, в частности, организацией перевозочного процесса, обслуживанием дорог, либо другой инфраструктуры, информационным обеспечением и др. Определены условия оптимальности систем планирования разбиений и стимулирования подразделений организации, ответственных за разные направления деятельности, при этом обеспечивающих совпадение различных типов разбиений транспортной сети на полигоны. Результаты применимы при разработке распределенных систем организационного управления функционированием крупномасштабных транспортных сетей по разным направлениям деятельности, например, управлением перевозками и обслуживанием инфраструктуры.
Комплекс проблем возникает при интеграции ТИ с другими составляющими инфраструктуры, включая энергетическую и информационную. В свою очередь подобного рода проблемы возникают при интеграции различных видов транспорта (автомобильного, воздушного, железнодорожного, морского, речного, трубопроводного) в составе ТИ. Решению этих проблем способствует рациональное расположение транс-портно-логистических центров (ТЛЦ).
Задача определения размещения ТЛЦ заключается в наиболее эффективном обеспечении перевозок, хранения и перевалки грузов, а также снабжении потребителей и снижении накопления избыточных запасов у поставщиков. Эта задача в общем случае является многокритериальной и требует учета нескольких факторов. Приведем перечень факторов, влияющих на места предполагаемого расположения ТЛЦ: является ли рассматриваемое место точкой пересечения или разветвления транспортных маршрутом одного вида транспорта; зоной пересечения или близкого расположения транспортных путей различных видов транспорта (железнодорожного, автомобильного, расположения аэропортов, морских грузовых портов, внутренних водных путей); размер грузопотоков по путям, находящимся в зоне пересечения и прилегания дорог и маршрутов; необходимость развозки грузов по различным направлениям; близкое расположение крупных промышленных объектов, ресурсодобывающих предприятий, поставщиков продукции машиностроения и электронного оборудования, хранилищ с/х продукции; наличие в районе крупных потребителей ресурсов и продукции; близкое расположение крупного населенного пункта; невозможность продолжения перевозки груза тем же видом транспорта из точки расхождения дорог и, следовательно, необходимость перегрузки на другой вид транспорта.
При определении мест расположения ТЛЦ необходимо различать их виды по масштабам деятельности: «глобальные» и региональные ТЛЦ. Деятельность первых включает логистическое обслуживание перевозок на протяженных сетях. Деятельность вторых ограничивается логистическим обслуживанием локального региона их расположения и при необходимости развозки мелкими партиями товара местным транспортом, преимущественно автомобильным. Кроме того, при размещении ТЛЦ необходимо учитывать их специализацию по видам грузов, перевозки которых они обслуживают: продукции в носителях контейнерного типа; для сыпучих грузов; для потенциально опасных грузов; пищевых продуктов и пр.
Частично рассмотренные выше предложения были применены при разработке материалов по комплексному освоению территории российской федерации на основе транспортно-логистических коридоров [20].
Авторы считают, что в данной работе новыми являются следующие положения и результаты: предложен комплекс согласованных механизмов, реализующих технологии формирования портфеля приоритетных проектов развития ТИ, распределения инвестиционных ресурсов, рациональную децентрализацию управления процессов управ-
ления формирования ТИ и ее эксплуатации, обслуживания и организации перевозочного процесса, основанной на разбиении транспортной сети на полигоны управления. В составе предложенного комплекса включены механизмы, исследованные авторами статьи в предыдущих работах и адаптированные для развития крупномасштабной ТИ.
Литература
1. Бурков В.Н., Грацианский Е.В., Еналеев А.К., Умрихина Е.В. Организационные механизмы управления научно-техническими программами. - М.: Изд-во ИПУ РАН, 1993. 64 с.
2. Бурков В.Н., Кондратьев В.В., Цыганов В.В., Черкашин А.М. Теория активных систем. - М.: Наука, 1984. 272 с.
3. Бурков В.Н., Еналеев А.К., Строгонов В.И., Федянин Д.Н. Модели и структура управления разработкой и внедрением инновационных средств и технологий (на примере железнодорожного транспорта) I. Механизмы отбора приоритетных проектов и распределения ресурсов // Управление большими системами. Выпуск 74. - М.: ИПУ РАН, 2018. С. 81-107.
4. Еналеев А.К., Цыганов В.В. Комплексное оценивание проектов транспортной инфраструктуры // ИТНОУ: Информационные технологии в науке, образовании и управлении. 2019. № 4. С. 17-20.
5. Enaleev A.K., Tsyganov V.V. Energy Costs of Production and Project Assessment // Proceedings of 21st IFAC World Congress, 2020 July 12-17, 2020, Berlin, Germany (in print).
6. Указ Президента РФ от 01.12.2016 N 642 «О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации» http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_207967/
7. Цвиркун А.Д., Акинфиев В.К. Анализ инвестиций и бизнес-план. Методы и инструментальные средства. - М.: Ось-89, 2002. 288 с.
8. Балашов В.Г., Ириков В.А. Технологии повышения финансового результата: практика и методы. - М.: МЦФЭР, 2009. 672 с.
9. Балашов В.Г. Модели и методы принятия выгодных финансовых решений. - М.: Издательство физико-математической литературы, 2003. 408 с.
10.Burkov V.N., Enaleev A.K. Optimal Resource Allocation in Network Structures / Proceedings of 11th Conference Management of Large-Scale System Development MLSD'2018. Moscow: IEEE, 2018 . URL https://ieeexplore.ieee.org/document/8551936
11.Burkov V.N., Enaleev A.K. Method of Funding Investment Programs in Network Structures / Proceedings of 12th Conference Management of Large-Scale System Development MLSD'2019. Moscow: IEEE, 2019, рр. 1-5 URL https://ieeexplore.ieee.org/document/8911023
12.Бурков В.Н., Еналеев А.К., Строгонов В.И. Модели и структура управления разработкой и внедрением инновационных средств и технологий (на примере железнодорожного транспорта). II. Модель механизма стимулирования энергоэффективности и элементы структуры управления проектами // Управление большими системами. Выпуск 76. -М.: ИПУ РАН, 2018. С. 219-238.
13.Еналеев А.К. Оптимальность согласованных механизмов в сетевых организационных структурах. // Проблемы управления. - М .: ИПУ РАН, № 1. 2020. С. 24-38.
14.Цыганов В.В., Малыгин И.Г., Еналеев А.К., Савушкин С.А. Большие транспортные системы: теория, методология, разработка и экспертиза. - СПб.: ИПТ РАН, 2016. 216 с.
15.Enaleev A.K., Tsyganov V.V. Alignment of Cluster Complexity at Network Systems. In J. FME Transactions. Vol. 47. No. 4. 2019. Р. 711-722.
16. Мишин С.П. Оптимальные иерархии управления в экономических системах. - М.: ПМСОФТ, 2004. 205 с.
17.Губко М.В. Математические модели оптимизации иерархических структур. - М.: ЛЕНАНД, 2006. 264 с.
18.Enaleev A.K. Coordinated Partitions in Organizational Network Structures // Automation and Remote Control. 2018. 79(2). P. 337-349.
19.Enaleev A.K. Promoting the coincidence of different partitioning types at large-scale network/ Management of Large-Scale System Development (MLSD'2017), Tenth International Conference 2017//IEEE Conference Publications, 2017, http://ieeexplore.ieee.org/document/8109616/
20.Инфраструктура Сибири, Дальнего Востока и Арктики. Состояние и три этапа развития до 2050 года / Под ред. члена-корреспондента РАН А.А. Макоско. - СПб.: ИПТ РАН, 2019. 468 с.
Сведения об авторах
Еналеев Анвер Касимович
канд. тех. наук вед. науч. сотр.
ФГБУН Институт проблем транспорта имени Н. С. Соломенко РАН Санкт-Петербург, Россия ст. науч. сотр.
Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Москва, Россия Эл. почта: anver.en@gmail.com
Владимир Викторович Цыганов
д-р техн. наук, проф. зав. отд.
ФГБУН Институт проблем транспорта им. Н.С. Соломенко РАН Санкт-Петербург, Россия гл. науч. сотр.
Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Москва, Россия Эл. почта: v188958@akado.ru
Information about authors
Enaleev Anver Kasimovich
Phd
Lead researcher
N.S. Solomenko Institute of Transport Problems of RAS
St. Petersburg, Russian Federation Senior researcher
V. A. Trapeznikov Institute of management problems of the Russian Academy of Sciences Moscow, Russia E-mail: anver.en@gmail.com
Vladimir Victorovich Tsyganov
Doctor of Science (Tech.), Prof. head of division
Solomenko Institute of Transport Problems of the RAS
St. Petersburg, Russian Federation chief researcher
V. A. Trapeznikov Institute of management problems of the Russian Academy of Sciences Moscow, Russia E-mail: v188958@akado.ru
УДК 519.27 Г.Ф. Филаретов1, Д.С. Репин2
1 Национальный исследовательский университет «МЭИ»
2 ФГАОУ ДПО ЦРГОП и ИТ
МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ АЛГОРИТМОВ ОБНАРУЖЕНИЯ РАЗЛАДКИ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ
Рассмотрен комплекс вопросов, связанных с построением и практическим использованием последовательных алгоритмов обнаружения спонтанного изменения вероятностных характеристик (разладки) временных рядов. Отмечено наличие существенных трудностей по оптимальному выбору и настройке подходящего алгоритма обнаружения из большого числа существующих, что связано с отсутствием единого унифицированного подхода к описанию статистических свойств алгоритмов, полученных разными исследователями. Предлагается методика такой унификации, упрощающая сопоставление различных алгоритмов по критерию эффективности и их синтез для решения конкретной прикладной задачи.
Ключевые слова: разладка временного ряда; обнаружение разладки; алгоритмы обнаружения; вероятностные характеристики алгоритмов; унификация описания алгоритмов.
G.F. Filaretov1, D.S. Repin2
1 «National Research University «Moscow Power Engineering Institute» 2 Center for the implementation of state educational policy and information technology
METHODOLOGICAL ASPECTS OF RESEARCH OF ALGORITHMS FOR DETECTING TIME SERIES BREAKDOWN
A set of questions is considered related to the construction and practical use of sequential algorithms for detecting spontaneous changes in the probability characteristics (breakdown) of time series. Significant difficulties were noted in the optimal selection and tuning of a suitable detection algorithm from a large number of existing ones, due to the lack of a unified approach to the description of the statistical properties of algorithms obtained by different researchers. A methodology for such unifi-
