CC BY
11
ОРГАН1ЗАЦ1Я ТА УПРАВЛ1ННЯ ПРОЦЕСОМ
ПЕРЕВЕЗЕНЬ
УДК 656.025:510.223
Бутько Т.В., проф., д.т.н. (ХарДАЗТ) Лаврухт О.В., к.т.н. (Дон1ЗТ)
ПРИНЦИПИ СТВОРЕННЯ СИСТЕМ П1ДТРИМКИ ПРИЙНЯТТЯ Р1ШЕНЬ НА ЗАЛ1ЗНИЧНОМУ ТРАНСПОРТ!.
Вступ.На даний момент на зашзничному транспорт юнуе обмежена кiлькiсть систем шдтримки прийняття рiшень оперативним персоналом стосовно процеЫв, що вiдбуваються як в масштабах вЫе! Укрзалiзницi так i в межах окремих 11 структурних пiдроздiлiв. Цей факт негативно впливае на кшьюсш i яюсш показники роботи залiзниць в силу обмеженост сфер застосування систем прийняття ршення. Згiдно концепцп реструктуризацп та програми шформатизацп залiзничного транспорту необхщним е подальше удосконалення i провадження таких систем. В робот [1] розглянута можливють надання оперативному персоналу залiзничноl станцп можливостi прогнозування подш на основi аналiзу минулого перюду, в роботi [2] розглядаеться можливють щентифшаци вхiдних ситуацiй транспортних подш на станщях певно! дiльницi в основу яко! покладенi лiнгвiстичнi змшш. В зазначенiй роботi iдентифiкацiя вхщних ситуацiй вiдбуваеться методом нечiткого включення, який передбачае побудову зваженого графу типових ситуацш покладеного в основу дiаграми Хассе. Такий пiдхiд не в певнш мiрi вiдображае задовшьняння потреби при побудовi системи тдтримки прийняття рiшення i являе собою перший крок до побудови повнофункщонально! системи.
В данш роботi вiдтворено ще один етап побудови систем шдтримки прийняття ршення в основу якого покладеш останнi досягнення в галузi неч^ких множин та неч^ко! логiки.
1. Структура моделi управлiння „ситуащя дiя". Еталонна ситуацiя.
Стандартна нечiтка модель управлшня включае в себе три основних блока системи управлшня: блок ощнки стану, блок прийняття ршення, блок надання керуючих впливiв. При моделюванш роботи полного диспетчера арх^ектура ситуацшно! системи пiдтримки прийняття ршення з нечiткою логiкою набувае форми, яку вщображено на рисунку 1.
Рисунок 1 - Арх^ектура ситуацшно! системи прийняття рiшення з
неч^кою логiкою
В основу функцiонування блока прийняття ршення неч^ко! моделi управлшня „ситуащя^я" покладено принцип визначення по системi продукцiй необхiдних при дано! вхщно! ситуаци керуючих рiшень.
Продукцшна система ставить у вiдповiднiсть кожно! ситуаци Si з певного
набору ситуацш , що характеризуе вс можливi стани об'екту
управлшня, деякi керуючi рiшення Я.. Ситуацй, якi входять до набору
називають еталонними. На вщмшу вiд набору £ = {~1,~2,...,~ы} типових
ситуацш, набiр = { ,~2,...,~п} (п <N) еталонних ситуацiй не мютить
нечiтко рiвних при заданому порозi рiвностi ситуацiй. Цей факт сприяе зменшенню розмiрностi продукцшно! системи i не знижуе ефективностi моделi управлiння в методах вiрогiдностi, обмежених порогом рiвностi.
Керуюче рiшення, яке необхщно приймати при вхщно! ситуацй ~0,
визначаеться ситуацiею е , в розумiннi найбiльш близько! ситуацй ~0, причому множина повно i ситуащя iснуе для любо! вхщно! ситуацй ~0. Мiри близькост ситуацй ~0 з еталонними ситуащями визначають за методом нечiткого включення ситуацiй (1), неч^ко! рiвностi ситуацш (3) i неч^ко! узагальненостi ситуацш (4) [3].
^) = & (уX ц,(у)), (1)
уеУ ' 1
де ~ = (у)/У)}, = (у)/у)) (у е У) - деякi ситуацй.
В даному випадку величина v(цs (у), Ц (у)) визначаеться за
. 1
формулою (2) i являе собою ступень включення неч^ко! множини ц (у) в неч^ку множину ц (у).
К, ) = & У(Ц (у) ^ ц (у)). (2)
уеУ ' 1
ц(~ г ) = , * 1) & л-). (3)
кр-д ) = & „ Ц(Ц(У), Ц. (у)) , (4)
уеУ\У(
д
де кр - д (, ) - ступень (р - д)-спшьность Причому (р - д)-
спшьшстю зветься така схожють ситуацiй при яко! нечiткi значення вЫх признакiв нечiтко рiвнi, о^м нечiтких значень не бiльш, шж д ознак.
Розглянемо особливють функцiонування неч^ко! моделi управлшня при рiзних мiрах близькостi.
Поставимо умову таку, що в моделi нечiткого управлiння залiзничними транспортними подiями множина еталонних ситуацiй £5 перед початком функщонування системи управлiння не мютила погано визначених ситуацiй, незалежно вiд того, яким чином 55 буде використовуватися. В цьому випадку можливi наступнi варiанти:
1. На вхщ неч^ко! моделi управлiння надходять тшьки добре визначенi вiдносно порога рiвностi ситуаци ~0. В цьому випадку вщношення неч^ко! рiвностi на множинi:
= и 5о, (5)
де 50 - множина вхiдних ситуацiй транспортних подш на залiзничнiй станци або в межах вЫе! Укрзалiзницi, е вщношення неч^ко! еквiвалентностi.
З приводу того, що множина 55 не мютить нечiтко рiвних ситуацш, то кiлькiсть класiв еквiвалентностi нечгтко! розбивки множини 51 спiвпадае з кшьюстю еталонних ситуацiй. Кожна еталонна ситуацiя ~ е 55
е представником класу еквiвалентностi А1, вiдповiдного цiй ситуаци.
Класу А1 окрiм ~ належать вс нечiтко рiвнi ~ вхiднi ситуаци з множини 50. Отже, кожна вхщна ситуацiя стосовно транспортних подш ~0 нечiтко рiвна тшьки одте! еталонно! ситуаци ~ е 55, яка визначаеться послщовним зрiвнянням ~0 з кожною ситуащею ~ е 55 (1 е I = {1,2,...,п}). Ситуащя ~1 така, що ^(~0Д) > ?, приймаеться рiвною ситуаци ~ [3].
2. На вхщ неч^ко! моделi управлiння можуть надходити погано визначеш ситуаци оперативних або прогнозних транспортних подш ~0. В цьому випадку вщношення нечгтко! рiвностi на множинi 51 е вщношення неч^ко! толерантностi. Число клаЫв сполученого з ним нечiткого покриття, як i в першому випадку дорiвнюе п, кожна ситуащя ~ е 55
вiдповiдае класу А1 покриття множини 51. Однак класи покриття можуть мати неч^ко порожнi перехрещення, як складаються з погано визначених вхщних ситуацiй множини 50. Даний факт свiдчить про те, що погано
визначена вхщна ситуац1я £0 може дор1внювати дек1льком еталонним ситуащям. В даному випадку можлив1 два вар1анти ршення:
- точшше визначити вхщну ситуащю, а саме, уточнити погано визначеш ознаки. Тим самим перейти до першого вар1анту;
- визначити п1дмножину 55 еталонних ситуац1й, неч1тко ртних 5*0. Прийняти найбшьш близькою ~0 ситуащю ~, яка мае максимальну стушнь р1вност1 з ~0, тобто:
) = тах М~0Д). (6)
Якщо таких ситуацш декшька, то ршення стосовна транспортно! поди приймаеться в залежност вщ умов управлшня.
В робот [4] показано, що вщношення неч1ткого включення 8 = (51, F) при добро! визначеност ситуацш з множини 51 е на ц1е! множит вщношенням нечеткого нестрогого порядку, \ цей факт дозволяе оргашзувати 1ерархда ситуацш множини 51, розташувавши на верхньому р1вш неч1тко максимальний елемент максимально! щеально! шдмножини, сполучених з вщношенням 8 . Таким чином ситуащя ~1 мае найвищш стан у д1аграм1 Хассе:
~1 = {(1/погзд},(0/група ваготв}/"Повносоставмсть"} / погзд}, (0 / група ваготв}/" Повновагов1сть" ((0 / вчасно}, (1 / прострочено} /" Терм1н доставки"}.
З припущення повноти множини 55 виходить, що на верхньому р1вш 1ерархп знаходяться ситуаци з множини 55. Нижче по р1внях 1ерархи розташовуються елементи максимальних щеальних шдмножин, як мютять елементи верхнього р1вня вщповщно! шдмножини. Розглядана сукупшсть тдмножин будуеться з ситуацш множин 55 \ 50, причому „мюце" кожно!
ситуаци ~0 е 50 визначаеться наступною процедурою: ~0 „нижче" кожно! ситуаци ~ е 55 тако!, що ~0 с~ \ „вище" кожно! ситуаци е 55 якщо
~ С V
2. Побудова математичноУ моделi вдентифжацп сташв об'екту управлiння.
Одержавши iнструмент щентифшацй вхiдних ситуацiй з'являеться можливiсть безпосереднього переходу до щентифшаци станiв об'екта управлшня. В форматi даного питання розглянемо оргашзащю i функцiонування блоку оцшювання станiв об'екта управлiння. В данш роботi блок системи управлшня призначений для щентифшаци оперативно! транспортно! ситуацi! на залiзничнiй станцi!, якою вщбиваеться сформований к моменту оцшювання стану об'екта. Функцюнування блоку оцшювання ситуацй базуеться на моделюваннi дш людини, яка приймае рiшення (ЛПР) (черговий по станцй, товарний касир, по!зний диспетчер, черговий по дирекцй залiзничних перевезень, тощо), для чого використовуеться отримана вщ ЛПР шформащя. Тому вказаний блок включаеться до моделi управлiння, яка iмiтуе поведшку ЛПР при управлiння об'ектом.
Припустимо, що та iнформацiя, як подаеться на вхщ блока оцiнювання стану може бути трьох тишв: неч^ка, чiтка i нечiтко множинна. Тип шформацй визначаеться типом датчикiв системи управлшня. Умовно видшимо три основних типи датчиюв:
- „нечггю датчики" (черговий по станцп, по!зний диспетчер тощо, яю подають на вхщ блока оцiнки стану словесну шформацш про стан об'екта управлiння);
- „ч^ю датчики" (деякi датчики, яю подають на вхiд блока оцшювання стану конкретну числову шформацш, наприклад ЕОМ надае данш про вагу по!зда, юльюсть вагонiв в складi по!зда, тощо);
- „аналоговi датчики" (датчики, яю подають на вхщ блока оцiнювання стану безперервнi функцй приналежностi, якi перетворяться в вектори ступешв приналежностi [2]).
Розглянемо задачу щентифшаци станiв об'екта управлiння (формування по!зду) в умовах „нечiтких датчиюв". Припустимо, що по!зний диспетчер для вщображення станiв об'екта управлiння користуеться тими ж ознаками, неч^ю значення яких описаш значеннями ознак в останшх [2]. Фактично на вхщ блока оцiнювання станiв подаеться нечггка вхiдна ситуацiя ~0, можливо, неповшстю визначена, з приводу того, що по!зний диспетчер по рiзним причинам може не вказувати ступеш приналежнос^ деяких термiв нечiткими значеннями вщповщних ознак. Ступенi приналежностi термiв можуть задаватися по!зним диспетчером
Зб1рник наукових праць Дон1ЗТ. 2005 №2 10
або безпосередньо, числами з вщр1зка [0;1], або за допомогою сл1в, як вщображають ступень вщповщност терм1в параметрам стану формування по!зда.
Генеращя вщповщних дш, як видаються на виконавч1 мехашзми системи управлшня, покладено на блок надання керуючих дш (БНКД). Функцюнування БНКД базуеться на моделюванш дш ЛПР. Тому БНКД, також як { блок оцшювання сташв, включаеться в модель управлшня, яка 1мгтуе поведшку ЛПР при управлшш об'ектом (формування по!зду). Необхщна для роботи блока шформащя одержуеться опитуванням експертв, приклади стосовно цього питання розглянут в робот [2].
Висновок. В робот сформульовано принципи { розглянуто теоретичш основи створення систем тдтримки прийняття р1шень в процес керування рухом по!зд1в. Впровадження результатв дослщжень створюе умови для полегшення роботи пращвниюв пов'язаних з необхщшстю анал1зу великого масиву оперативних даних шляхом широкомасштабно! автоматизаци.
Подальш1 перспективи розвитку систем тдтримки прийняття р1шення на зашзничному транспорт передбачають створення платформи для покрашення основних показниюв роботи, таких як: об1г вагона, просто! вагошв шд накопиченням, просто! вагошв шд одшею вантажною операщею, тощо.
Список лтератури
1. Бутько Т.В., Лаврухш О.В. Планування перевезень вантажу на основ1 рацюнально! оргашзацп вагонопотоюв на зал1знищ 1з застосуванням теорп неч1тких множин // Схщно-Свропейський журнал передових технологий 2004. - Спецвипуск 7 [1]. - С. 16 - 19.
2. Бутько Т.В., Лаврухш О.В. Модель по!зоутворення на основ1 ситуацшно! системи прийняття р1шення // Схщно-Свропейський журнал передових технологш 2004. - 3 [9]. - С. 30 - 33.
3. Мелехов А.Н., Бернштейн Л.С., Коровин С.Я.. Ситуационные советующие системы с нечёткой логикой. - М.: Наука. Гл. ред. Физ.-мат.-лит. 1990.
4. Данько М.1., Лаврухш О.В. Прогнозування розподшу вагонопотоюв на основ1 теорп неч1тких множин // 1нформацшно-керуюч1 системи на зал1зничному транспорта -Харюв, 2004. - Вип. № 2. - С. 80 - 83.
Збiрник наукових праць Дон1ЗТ. 2005 №2 11
