CC BY
8УДК 65.011.56
O.Yu. Rotar
THE METHOD OF DISTRIBUTION OF FUNCTIONS IN THE INFORMATIONAL SUBSYSTEM PROVIDING PROCESSES IN THE AIR TRANSPORT SYSTEM
St. Petersburg State University of Civil Aviation, Pilotov St., 38, St. Petersburg, 196210, Russia e-mail: advent-tours@mail.ru
In the management information systems of airport complex at the lower- level points of control circulates huge flows of information and needs to be solved a large number of management tasks. To ensure the safety, regularity of the flights, for optimization economic performance and for providing more efficient management is necessary to use the technology which will optimize organization the flows of information on the points of processing. This technology could be the process of distribution and redistribution of functions in the information system which allows to control actions in the technological and business processes of the airport. Furthermore, optimization of all network topology and distribution of functions between network nodes will optimize the information flows of the enterprise.
Key words: quality system, quality management, distribution functions, management information system.
О.Ю. Ротарь1
МЕТОД РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ФУНКЦИИ
В ИНФОРМАЦИОННЫХ ПОДСИСТЕМАХ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВОЗДУШНЫХ ПЕРЕВОЗОК
Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации, РФ, Санкт- Петербург, ул. Пилотов, 38 e-mail: advent-tours@mail.ru
В информационных системах управления аэропортовым комплексом на пунктах управления нижнего звена циркулирует огромный поток информации и решается большое количество задач управления. Для обеспечения безопасности, регулярности полетов, оптимизации экономических показателей и для более оперативного решения задач управления необходима технология, позволяющая оптимизировать загрузку массивов информации на пунктах обработки и гарантировать выполнение поступающих в систему задач за минимальный промежуток времени. Такой технологией является процесс распределения и перераспределения функций в информационной системе, использование которой позволит осуществлять управляющее воздействие на технологические процессы аэропорта. Кроме того, вследствие оптимизации общей топологии сети обработки данных и распределения функций между узлами сети произойдет оптимизация информационных потоков предприятия.
Ключевые слова: управление качеством, распределение функций, информационная система управления.
Повышение объемов воздушных перевозок и необходимость реализации растущих потребностей потребителей авиационных услуг требует от руководства аэропортов гражданской авиации разработки новых методов управления. Управление производством в аэропортах невозможно без развития современных информационных систем и телекоммуникаций. Все технологические процессы аэропорта, к которым, в частности, относятся техническое обслуживание рейсов, пассажиров, багажа, терминалов, взлетно- посадочных полос, управление воздушным движением, обеспечиваются с помощью информационных технологий, с развитием которых значительно повышается их эффективность [1].
В соответствии с Приказом Минтранса России № 150 от 23 июня 2003 г. к аэропортам предъявляются требования по обеспечению следующих видов аэропортовой деятельности: инженерно-авиационное обеспечение; техническое обслуживание воздушного судна; авиатоплив-
ное обеспечение; аварийно-спасательное обеспечение полетов; авиационное медицинское обеспечение; аэродромное обеспечение; метеорологическое обеспечение; орнитологическое обеспечение; обеспечение авиационной безопасности; электросветотехническое обеспечение; радиотехническое обеспечение; аэронавигационное обслуживание полетов воздушных судов; коммерческое обеспечение рейсов.
Вышеуказанные виды деятельности происходят в аэропорту в соответствии с определенной технологией, которой должны придерживаться все службы аэропорта. Для обеспечения единства выполнения технологических графиков работники аэропорта и/или технические средства выполняют функции по своевременной обработке поступающего потока заявок на организацию инженерно-технического, электросветотехнического, радиотехнического обслуживания, коммерческого обслуживания воздушных судов и т.д.
1 Ротарь Ольга Юрьевна, аспирант, ассистент, Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации, e-mail: advent-tours@mail.ru Rotar Olga Yu., Post-graduate student, assistant, e-mail: advent-tours@mail.ru
Дата поступления - 25 февраля 2015 года Received February, 25 2015
Распределение вышеназванных функций между работниками аэропорта или между работниками аэропорта и техническими средствами производится с учетом технических возможностей пунктов обработки информации, классификации должностных лиц, по типам должностей и видам деятельности, характерных для каждого типа должности участвующей в процессе обеспечения воздушных перевозок. Способность аэропорта уложиться в требуемые технологией работы сроки непосредственно зависит от организации и существующих технологий обработки поступающего потока заявок, имеющегося количества необходимых ресурсов (единиц авиационной наземной техники, оборудования и персонала), а так же от эффективной и бесперебойной работы средств связи в ИС.
В связи с массовым распространением распределенных вычислительных систем в области гражданской авиации стала актуальной проблема их эффективного использования. Ныне действующие автоматизированные технологии ориентированы на узкие задачи, связанные с регистрацией пассажиров и программы, позволяющие отслеживать движение воздушных судов (ВС). Однако задача аэропорта не может ограничиваться оптимизацией и упорядочиванием потоков информации о пассажирах и ВС, а должна облегчать процесс управления всеми технологическими операциями, происходящими в аэропорту и гарантировать обеспечение безопасности полетов.
Исследованию вопросов оптимизации информационных потоков посвящены работы В.В. Бабаскина, М.А. Корольковой, В.Н. Осина, Ю.Л. Леохина, Л. Р. Чупахиной , С.Р. Амарян, в которых проанализированы вопросы построения структур в нечетких графах и гиперграфах, определения кратчайшего пути нечеткого максимального потока информации применительно к транспортным и энергетическим структурам, рассмотрены пути повышения эффективности управления предприятием с помощью информационным систем [2-7].
А.М. Андроновым и А.Н. Хижняковым проведены фундаментальные исследования в области применения теории массового обслуживания для организации и планированию работ по техническому обслуживанию самолетов, определению оптимальной организации работ в аэропорту. [6].
Исследование процесса передачи информационных потоков в сетевой информационной системе (ИС) и поиск путей повышения эффективности функционирования путем оптимального распределения информации в своей диссертационной работе произвел В.Н. Осин, который разработал модель распределения информационных потоков в ИС управления [2].
Автор Ю.Л. Леохин разработал математические модели для проведения расчета характеристик часто встречающихся на практике задач управления: управление ресурсами многосерверных узлов, распределение ресурсов каналов связи, формирование структуры сети. В работе Ю. Л. Леохина показано, что важной задачей, решаемой при управлении, является анализ структуры корпоративной сети, позволяющий проводить расчет ее характеристик на основании предложенных моделей, а также проводить оптимизацию функционирования ИС на основе предложенных моделей распределения информационных потоков [3].
Л.Р. Чупахина в своей работе «Анализ характеристик систем массового обслуживания при передаче непуассоновского трафика методом аппроксимации функций распределения» проанализировала возможные методы совершенствования управления информационными потоками. Автор доказывает, что в случае создания ИС или оценки функционирования существующих ИС требования к передаче информационных потоков от пользователей неизвестны, т.е. имеет место неопределенность, которая, как правило, раскрывается на основе
использования мнения экспертов или путем применения статистических методов. Л.Р. Чупахина в своем исследовании утверждает, что в условиях постоянно изменяющихся требований к процессу передачи информационных потоков внутри ИС снижается эффективность ее функционирования, что обусловливается влиянием негативных внешних воздействий, с одной стороны, и внутренними конфликтами, с другой. [4].
В исследовании С.Р. Амарян проанализированы и определены перспективные подходы к построению современных корпоративных сетей связи на основе технологии IP/MPLS с привлечением других информационных технологий, которые позволяют выбрать схему прохождения различных видов трафика между уровнями управления корпорации, учесть комплекс требований по качеству и пропускной способности; определить особенности совместного использования оборудования разных технологий [5]. Автором разработаны рекомендации по применению математических моделей теории телетрафика, позволяющие производить общую оценку функционирования транспортной инфраструктуры корпоративных сетей связи. Исследование характеристик работы корпоративных сетей в [5] позволило учесть фрактальный характер трафика в рекомендациях по выбору математической модели для оценки допустимой интенсивности нагрузки на транспортную инфраструктуру.
Однако, анализ существующей практики применения ИС в аэропортах позволяет сделать вывод о том, что разработанные на данном этапе развития научно-технического прогресса теоретические методы и модели оптимизации, отраженные в [2-5] не применяются в системах управления аэропортов России. Например, автоматизированная система управления КДС ОАО «Аэропорт Пулково» поддерживает задачи, связанные с планированием рейсов и расписаний, составлением суточного плана полетов, оперативным управлением полетами, контролем технологических графиков подготовки рейсов, выпуском необходимой учетной и отчетной документации [1]. При анализе существующих недостатков данной система следует отметить, что расчет пропускной способности и оперативное управление ресурсами, задействованными в производственном процессе и перераспределение работ между персоналом и техническими средствами возможно только на этапе формирования и корректировки расписания. Кроме того, в системе отсутствует возможность оперативного управления производственным процессом, что не позволяет в полной мере использовать возможности аэропорта, ведет к перегрузке системы, удлинению очередей и увеличению объема незавершенного производства. На основании проведенного в работе [1] исследования сделан вывод о том, что необходимо усовершенствовать систему управления ресурсами аэропорта, в том числе человеческими, и ресурсами в виде обслуживающей наземной техники с учетом состояния производства в конкретный момент времени.
Еще одна информационная система управления ИС «Аэропорт» достаточно часто встречается в российских аэропортах. Основным элементом управления в системе является панель «Светофор», которая представляет массив графических образов конкретных технологических операций, описывающих все состояния процесса обслуживания. Данная система позволяет увидеть, где действительно нужно оперативно вмешиваться и корректировать производственный процесс с целью обеспечения наиболее качественного выполнения работ с точки зрения безопасности полетов. Минусом данной системы является то, что она указывает на наличие только слабых мест в производственном процессе, но не показывает варианты распределения авиационной техники и персонала в случае возникновения сбоя в передаче сообщений [1].
Проведенный анализ особенностей функционирования наиболее часто встречающихся в аэропортах России информационных систем позволяет сделать вывод о том, что проблема распределения заданий внутри информационных систем является актуальной в связи с необходимостью решения большого количества вопросов управления технологической подготовкой производства, технологическими процессами, технико-экономическим и оперативно-производственным планированием, материально-техническим обеспечением, совершенствованием организации производства и др. при наличии ограниченного числа человеческих ресурсов и технических средств.
Информационную систему управления аэропортом можно рассматривать как многоканальную систему массового обслуживания с ожиданием, так как каждая заявка, поступающая в систему, должна быть обслужена. Это связано, в первую очередь, с безопасностью полетов. Поэтому каналы обслуживающей системы должны быть готовы к обслуживанию заявки в момент ее поступления. Однако на практике возможно возникновение сбойных ситуаций, когда пункт обработки информации оказывается неспособным оперативно принять и обработать заявку из-за наличия в системе предыдущей заявки. То есть заявка принимается к обслуживанию с задержкой по времени из-за ожидания начала обработки, что может привести к задержке рейса, возникновению нештатной или катастрофичной ситуации [1]. Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод о том, что основной задачей в процессе управлении качеством функционирования ИС является необходимость найти такое распределение функций по выполнению работ между техническим персоналом и техническим средствами, которое обеспечивало бы максимальную пропускную способность системы благодаря оперативному обслуживанию потока поступающих заявок. Оптимизацию ИС путем увеличения ее пропускной способности можно произвести на основе математического моделирования, результаты которого позволяют выбрать рациональный вариант распределения функций.
С целью создания формализованного метода распределения функции введем понятия: алгоритмические операторы функций и задач а*^ = \,т)и А*(1 = \,п)\ физические операторы, предназначенные для выполнения алгоритмических Фи, и Фа, где Фы - персонал (I = 1, н) и Фа -техническое средство (ТС) с набором программного обеспечения, реализующего функцию управления, либо сбора и обработки информации.
Технология реализации ¡-й задачи или функции формализуется графом с,. ={\а*\г{а4^, представляющим собой множество алгоритмов а* и связей между ними г\а*1 Графу соответствует матрица состава задачи р{^,3}, элементы которой равны:
Р. =
1, если А^ еА, для у = 1, т -1; О, в противном случае',
Р, =
_ /{я,...,4 если г{а;}: А.] {а^,..., а 0, в противном случае;
восстановление разрушенных информационно-вычислительных модулей за счет оперативного и восстановительного резервирования и перераспределение информационных ресурсов между узлами сети.
Распределение функции между персоналом и ТС на качественном уровне представим в виде так называемой матрицы реализуемости функций Р(Ф), размерностью (2Хт). Элементы матрицы Ру равны:
Р: =
1 ,если А? —> Ф1\ I е {к, а}; О, в противном случае;
Найти такое распределение функций между персоналом и ТС при решении п задач обеспечения перевозок:
которое обеспечивает максимум пропускной способности системы
[би (Т7), дд (А/ с: Т7)} —» тах
при ограничениях:
1) в системе не должно быть дублирования функций
где 5(ф7) - граница сферы влияния ф, - оператора в сфере обеспечения;
2) простой системы т"ф не должен превышать допустимого значения, т. е.
т! <т"
3) нагрузка персонала г/ не должна превышать нормативного значения V,", т. е.
4) все задачи должны быть решены к заданным директивным срокам на интервале [0,7].
Фактически решение задачи распределения функции в информационной системе управления (ИСУ) в приведенной постановке заключается в проектировании рационального распределения, описываемого графом
Это выражение формализует информационную и логическую связность ^й задачи с другими задачами.
Все процессы, происходящие в информационной системе при подготовке и в ходе выполнения задач управления, связаны с накоплением, хранением и обработкой большого количества разнородной и одновременно взаимосвязанной информации. На систему обработки информации оказывается воздействие внешней среды, которое препятствует обмену информацией и, в конечном итоге, приводит к увеличению времени прохождения сообщения от источника к потребителю. Выход из строя отдельных элементов пунктов обработки информации (ПОИ) в системах управления или самих ПОИ должно приводить к перераспределению решаемых задач управления в системе,
где Н - количество людей или персонала в службе аэропорта (авиакомпании).
В графе отображение описывается функцией, отражающей зависимость связей между физическими операторами системы от временной или логической последовательности и информационной связности задач и от распределения функций между персоналом и ТС:
Формализация объектов распределения и связей между ними позволяет свести задачу распределения функций к поиску отображения элементов множества {А* -операторов} во множестве физических операторов {Ф,} при полном соответствии количественных параметров задач обеспечения и характеристик как человека, так и конкретных тс. Например, для множества выполняется
где с/// - полное соответствие между ф,операторами.
В свою очередь, ч» = где г, - множество,
определяющее закон, в соответствии с которым устанавливается с/». Полное соответствие достигается, если
np2z*0,llpiz*np2;
где npXz и пр2= - области определения значений соответствия.
Область определения соответствия определена характеристиками задач ИСУ, область значений соответствия - характеристиками физических операторов системы. Множество z определено двумя подмножествами:
z = z1uz2;z1 - подмножество, устанавливающее распределение функций между персоналом и ТС на качественном уровне. Причем для некоторых функций распределение их по матрице Р(Ф) устанавливается жестко. Для функций, имеющих единичные столбцы матрицы Р(Ф), распределение их должно определяться с учетом: возможности автоматизации совокупности функций по конкретной задаче, логически связанных между собой; трудоемкости выполнения функций.
Для каждого оператора a^ga;, которому по матрице Р(Ф) соответствует единичный столбец, необходимо установить трудоемкость выполнения его человеком и АРМ - tij и tia соответственно. Причем til есть функция от объема работ *>¡; и требуемой точности их выполнения а,. Считая, что затраты t¡i обеспечивают заданную точность о-,., можно принять следующее решение по распределению выбранной функции: при tij > tia, Aj ->фй при tij < tia, Af-><Z>0
Возможность управления совокупностью функции, логически связанных между собой, предполагает принятие решения о передаче некоторой совокупности функций ТС или другому лицу, в отдельных случаях независимо от трудоемкости выполнения отдельных функций из данной совокупности.
Элементы подмножества zi имеют значения:
г1/=
А *->ФА;
zi={zu\j = 1>т дляУА'
22 - подмножество, определяемое количественной мерой распределения по 21 Элемент подмножества - это фактически временные затраты на реализацию функций
где нормативы обработки информации при
выполнении\-\л функции.
Таким образом, установив полное соответствие между А]~иф1 операторам и и проверив полученное распределение на выполнение ограничений, получим два подмножества функций, выполняемых при решении п задач на временном интервале [О, Т]. Первое подмножество - это функции, распределенные на ТС: М -+ф,„ для всех задач с индексами / = /,и';и'< п (и' - количество задач, подлежащих автоматизации). Второе подмножество - это функции, подлежащие выполнению персоналом системы: Ау для всех задач с индексами ¡ = 1,п,\к = \,н.
Распределение функций между работниками
службы (отдела) аэропорта проводится по аналогичной схеме, но с учетом классификации должностных лиц, по типам должностей и видов деятельности, характерных для каждого типа должности участвующей в процессе обеспечения воздушных перевозок.
Получаемые таким образом варианты распределения функций проверяются на выполнение ограничений постановки задачи. Для полной оценки конкретного распределения необходимо обеспечить выполнение ограничения, что возможно только в условиях экспериментального функционирования системы в целом.
Наглядный пример формальных коммуникаций и распределения функций в процессе производства дает организационная структура авиапредприятия. В соответствии с организационной структурой осуществляется:
- распределение ответственности, полномочий и обязанностей между должностными лицами авиапредприятия;
- определение прав и обязанностей всех исполнителей работ в производственном цикле авиапредприятия, обеспечивающих качество и безопасность организации и производства полетов, а также качество обслуживания потребителей воздушных перевозок, авиационных работ и услуг.
Распределение функций неизбежно влечет за собой и полное перераспределение ответственности. Ответственность за качество производимой продукции возлагается на линейный персонал - от рабочих до руководителей всех рангов. Кроме того, распределение задач - применение системы качества в процессе производства предусматривает необходимость контроля предыдущих технологических операций, т. е. каждый рабочий обязан следить за тем, насколько качественно выполнена технологическая операция на предшествующем этапе.
Литература
1. Коникова Е.В. Совершенствование методов принятия решений в интерактивном режиме диспетчером системы комплексного оперативного управления наземным обслуживанием воздушных судов: дис. ... канд. техн. наук. Санкт-Петербург: СПГУГА, 2009. 252 с.
2. Осин В.Н. Эффективное распределение информационных потоков в сетевой информационной системе на основе нечётких моделей: дис. ... канд. техн. наук. Тамбов: ТГТУ, 2014. 151 с.
3. Леохин Ю.Л. Научные основы управления параметрами структур корпоративных сетей: дис. ... д-ра техн. наук. Москва, 2009. 369 с.
4. Чупахина Л.Р. Анализ характеристик систем массового обслуживания при передаче непуассоновско-го трафика методом аппроксимации функций распределения: автореф. дис. ... канд. техн. наук.- Самара, 2013. 16 с.
5. Амарян С.Р. Разработка метода выбора структуры и оценки пропускной способности корпоративных сетей связи: дис. ... канд. техн. наук Москва, 2009. 179 с.
6. Андронов А.М., Хижняк А.Н. Математические методы планирования и управления производственно-хозяйственной деятельностью предприятий гражданской авиации. М.: Транспорт, 1977. 215 с.
7. Бабаскин В.В., Королькова М.А. Пути повышения эффективности работы авиапредприятия. СПб.: Академия гражданской авиации, 2001. 80 с.
