CC BY
336
Проблематика транспортных систем
69
автоматический выбор только тех строк и временных диаграмм, где изменялось состояние приборов (реле), аналогично - выбор фрагментов электрических схем, т. е. просмотр схем только заданного маршрута.
3 Область применения АРМ ППД
1. Разработка и сертификация систем на безопасность (проверка отдельных схемных решений проектов системы по эталонной модели, заданной разработчиком).
2. Типовое проектирование - проверка проектов на отсутствие ошибок проектировщика при построении электрических схем.
3. Пусконаладочные работы (ПНР) на базе АРМ ПТД и АРМ ППД: генерация программ проверок при ПНР;
ведение протокола испытаний при ПНР; автоматизация ПНР для микропроцессорных систем.
Заключение
Применение моделирования приводит к повышению эффективности процессов автоматизированного создания схем и проверки проектной документации на системы электрической централизации при использовании компьютерных технологий. Автоматическое создание моделей систем автоматики и телемеханики позволяет решать новую задачу - проверять проекты на соответствие заданию на разработку и на правильность выполнения системой функций.
УДК 625.1; 658.012.011.56
В. П. Бельтюков, Л. М. Минаков
ПУТЕВОЕ ХОЗЯЙСТВО КАК ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ
Рассматриваются основы построения автоматизированных систем управления (АСУ). Приведены соображения по разработке автоматизированной системы управления текущим содержанием пути как составной части автоматизированной системы управления путевым хозяйством.
объект управления; автоматизированная система управления; автоматизированное рабочее место; путевое хозяйство; текущее содержание пути.
Введение
Оптимальная организация работы железнодорожного транспорта требует решения целого комплекса сложных задач. В него входят составление плана перевозок, распределение грузопотока, реализация подвижного состава, руководство движением поездов, планирование ремонтных и строительномонтажных работ, содержание инфраструктуры.
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2006/2
70
Проблематика транспортных систем
Задачи управления транспортным производством оптимально могут быть решены только в условиях полного функционирования автоматизированных систем управления (АСУ).
1 Путевое хозяйство как объект управления
Путевое хозяйство как объект управления - это сложная динамичная система, состоящая из различных взаимосвязанных элементов. Такими элементами являются конструкции пути, условия его содержания, машины и механизмы, необходимые для его обслуживания и отличающиеся технологическим назначением, производительностью, степенью автоматизации, надежностью в эксплуатации, ремонтные комплекты, материалы верхнего и нижнего строения пути. В систему производства входят тысячи работающих, среди которых люди различных специальностей и профессий, квалификации, стажа работы. Кроме того, элементы системы - это десятки наименований марок материалов и их размеров, видов энергии и топлива, инструмента и приспособлений, производственного и хозяйственного инвентаря. Все элементы производства постоянно меняются [1].
Чтобы путевое хозяйство всегда было готово к выполнению своей основной задачи - обеспечению безопасного и бесперебойного движения поездов с установленными скоростями и осевыми нагрузками - ему должна соответствовать аналогичная по своей сложности система управления.
Система управления - это совокупность объекта управления и органа управления, действие которой направлено на поддержание или улучшение работы объекта.
Объектом управления могут быть система текущего содержания пути, участок пути, конструкция пути, составляющие конструкции, бригада рабочих или отдельный рабочий, линейный участок или рабочее отделение, цех или все предприятие.
В качестве органа управления рассматривается человек или техническое устройство, управляющее путем, участком пути. Органом управления могут быть бригадир, мастер, начальник участка, административный управленческий аппарат во главе с начальником дистанции пути.
Процесс управления независимо от объекта и органа управления осуществляется по классической формуле с использованием пяти функций: планирования, организации, контроля, регулирования и учета.
Планирование - это определение цели управления и средств ее достижения, составление плана действий. Оно включает прогнозирование развития и моделирование управляемых объектов.
Организация - это определение круга работ, намеченных планом, определение характера взаимоотношений между производственными и управленческими подразделениями.
Контроль является аналитической функцией. Он проводится непрерывно. В процессе контроля снимаются показания с объекта управления и производит-
2006/2
Proceedings of Petersburg Transport University
Проблематика транспортных систем
71
ся необходимый анализ информации о состоянии процессов, происходящих в пути, выявляются отклонения, производится сравнительный анализ.
Регулирование - это комплекс операций по устранению возникающих в управляемых системах отклонений.
Учет в отличие от контрольно-регулирующих функций, имеющих непрерывный характер, дискретен. Учет призван концентрировать итоговую информацию, систематизировать ее, создавать по результатам действия объекта управления информационную базу, являющуюся основой при разработке плана действий системы в последующий период.
Информация для управления - то же, что материалы верхнего строения пути и материалы для производства, так как с помощью информации принимаются управленческие решения, являющиеся так называемым продуктом управленческого труда. Управленческие решения (планы, задания, отчеты, приказы, распоряжения) принимаются руководителями на всех уровнях - от бригадира, мастера до начальника дистанции пути, начальников функциональных отделов и т. д. От правильности управленческих решений зависят результаты труда работников, осуществляющих текущее содержание.
Оптимальность управленческих решений обосновывается определенными критериями, которые должны учитываться в комплексе при выработке и принятии решений. Один из них - экономическая эффективность при условии обеспечения безопасности движения поездов: решения должны приниматься с учетом действия экономических законов и анализа конкретной производственной обстановки.
Большое влияние на эффективность управленческого решения оказывает полнота информации об управляемом объекте. Если информации нет или ее недостаточно, то руководитель либо отложит принятие решения (остановит процесс управления), либо заменит отсутствующую информацию субъективными оценками. Еще сложнее принимать управленческое решение, когда информация недостоверна.
Недостоверность данных равносильна их отсутствию, а иногда даже и опаснее, так как может создать иллюзию обоснованности решения.
Поэтому необходима подготовка нескольких вариантов решения каждого конструкторского, технологического, экономического и хозяйственного вопроса, их сопоставление и выбор одного - наиболее оптимального, от которого зависит эффективность производства.
Проведение сложных математических расчетов при подготовке вариантов решения и выбор оптимального варианта путем перебора большого их числа возможно осуществить с большей эффективностью только в условиях действия автоматизированной системы управления.
АСУ - это человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления в различных сферах человеческой деятельности. Целью
создания АСУ на предприятиях является повышение эффективности его производственной деятельности путем достижения качественного решения конструкторских, технологических, планово-экономических и других производственных
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2006/2
72 Проблематика транспортных систем
задач на основе получения достоверной информации и проведения многовариантных расчетов использования имеющихся ресурсов.
Одним из основных назначений АСУ является снятие больших психологических нагрузок с руководителей, предоставление им всех необходимых данных для принятия обоснованных решений. АСУ не исключает человека из сферы управления, а рационально объединяет способности человека и возможности технических средств, прежде всего ЭВМ.
В процессе действия АСУ выполняются следующие функции.
1. Сбор, обработка и дифференцированное распределение информации, позволяющее руководителю видеть не все процессы производства, а только те, которые относятся к его компетенции, его уровню управления.
2. Анализ полученной информации с использованием экономикоматематических методов и выработки оптимальных решений.
3. Прогнозирование, составление перспективных планов развития объекта управления.
4. Выполнение перспективных планов развития объекта управления.
5. Контроль выполнения поставленных перед АСУ задач, его учет и анализ.
На основе перечисленных функций можно сделать вывод, что создание АСУ на базе использования экономико-математических методов и вычислительной техники вносит коренные изменения в сам процесс управления, освобождая управленческий персонал от рутинной работы, переключая их на творческий процесс поиска оптимальных решений.
2 Основные принципы создания АСУ. Классификация АСУ
Основные принципы создания АСУ подразделяются на три группы:
принципы системного характера;
принципы экономико-математического характера;
принципы организационно-технического характера.
Принципы системного характера
1. Определение объекта управления и органа управления как единой системы и построение ее модели.
При построении модели управления выявляются все взаимосвязи между объектом и субъектом управления, определяются цели и критерии функционирования объекта, раскрывается весь комплекс технических, экономических и организационных вопросов, определяющих деятельность объекта.
2. Установление объема и частоты подготовки информации, необходимой управленческому персоналу для анализа производственнохозяйственных ситуаций и принятия на его основе управленческих решений.
При реализации этого принципа рассматриваются три группы документов, являющихся носителями управленческой информации:
2006/2
Proceedings of Petersburg Transport University
Проблематика транспортных систем
73
• документация (титульные списки, планы, задания, распоряжения, приказы, положения и т. д.), которая в процессе управления изменению не подлежит, а принимается как основополагающая;
• документация, информация которой действует в процессе управления (нормативно-справочная документация, данные учета, контроля, отчеты и т. д.);
• выходная документация, характеризующая управленческие решения.
3. Организация единой нормативно-справочной информации, хранящейся в памяти ЭВМ, и непрерывное ее обновление.
Такая организация нормативно-справочной информации создает единую базу, используемую при проведении различного рода расчетов в процессе управления. Для поддержания данной базы на современном уровне необходимо своевременно отражать и вносить исправления, связанные с изменением состояния пути и т. д.
Принципы экономико-математического характера
1. Определение приоритета задач управления и очередности их разработки в рамках общей модели управления.
Этот принцип раскрывает сам процесс управления и участие в нем человека и ЭВМ, позволяет выявить новые задачи и перспективы развития АСУ.
2. Воссоединение замкнутого контура управления в АСУ.
Соблюдение этого принципа означает, что решение любой управленческой
задачи должно осуществляться циклично, с четким соблюдением последовательно осуществляемых всех функций управления.
Принципы организационно-технического характера
1. Приведение организационной структуры аппарата управления в соответствие с моделью системы управления.
Реализация этого принципа предопределяет уточнение или разработку новой схемы организационной структуры управления, установление основных функций и задач подразделений и работников управленческого аппарата, регламентирует схему взаимодействия подразделений, устанавливает комплекс входной и выходной документации по каждому подразделению.
2. Правовое обеспечение аппарата управления.
В соответствии с этим принципом регламентируется деятельность работников в процессе решения задач управления, т. е. определяется круг их прав и обязанностей, намечаются принципиальные линии поведения в условиях неопределенности. Важным правилом правового обеспечения является предупреждение всякого рода действий работников аппарата управления, которые могут нанести непоправимый ущерб рассматриваемому объекту или смежным производственным подразделениям.
Автоматизированные системы управления подразделяются на два основных типа: АСУ технологическими процессами (АСУ ТП) и автоматизированные системы организационно-экономического управления. В основе такого деления лежит объект управления и форма передачи информации об управляемом объекте.
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2006/2
74
Проблематика транспортных систем
В АСУ ТП объектом управления служат комплексы «путь + система его содержания», а основной формой передачи информации является сигнал (электрический, оптический, механический и др.).
В автоматизированных системах организационно-экономического управления объектом управления являются коллективы людей, взаимодействующих с сооружениями и устройствами путевого хозяйства (выполняющие технологические операции, управляющие оборудованием, обслуживающие его), а также осуществляющие конструкторскую, технологическую, оперативно-плановую и экономическую подготовку производства, технико-экономический анализ и учет производства. Формой передачи информации в этих системах является документ.
АСУ ТП - это системы, в которых с помощью вычислительных машин и других технологических средств автоматически выполняется ряд функций по интегрированной обработке производственно-технологической информации с целью оптимального ведения процесса производства при максимальном использовании эксплуатируемого оборудования.
Создание автоматизированных систем организационно-экономического управления направлено на обеспечение комплексной автоматизации управленческого труда, при которой подавляющая часть информационных потоков хранится и обрабатывается на ЭВМ.
3 Автоматизированная система управления железнодорожным транспортом (АСУЖТ)
Автоматизированная система управления железнодорожным транспортом (АСУЖТ) включает в себя несколько подсистем. Подсистемой называется часть автоматизированной системы управления, выделенная по определённому аспекту [2].
В состав АСУЖТ входят общефункциональные (общие для всех отраслей железнодорожного транспорта) подсистемы и отраслевые (специфические для отдельных отраслей) подсистемы.
В соответствии с Концепцией информатизации железнодорожного транспорта в составе АСУЖТ разрабатываются четыре комплекса информационных технологий (КИТ) [3]:
КИТ-1 - комплекс информационных технологий управления перевозочным процессом;
КИТ-2 - для управления маркетингом, экономикой и финансами;
КИТ-3 - для управления инфраструктурой (АСУ-И);
КИТ-4 - для управления персоналом и социальной сферой;
На рисунке 1 представлено место АСУП в комплексе информационных технологий (КИТ-3).
4 Автоматизированная система управления путевым хозяйством (АСУП)
2006/2
Proceedings of Petersburg Transport University
Проблематика транспортных систем
75
Рассматривая автоматизированную систему управления путевым хозяйством [4], можно выделить следующие направления [5]:
1) оперативное управление путевым хозяйством (планирование, выполнение, анализ выполнения, последующее прогнозирование);
2) управление ремонтами пути;
3) управление текущим содержанием пути;
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2006/2
2006/2 Proceedings of Petersburg Transport University
a
аз
sa
td
a
л
a
a
л
о
о
о
аз
*
л
а
а
SQ
о
о
ас
о
н
td
sa
а
а
Рис. 1. Комплекс информационных технологий КИТ-3 - управление инфраструктурой
Проблематика транспортных систем
Проблематика транспортных систем
77
5) управление системой диагностики, контроля состояния пути и сооружений путевого хозяйства;
6) управление парком путевых машин;
7) управление материальными ресурсами;
8) управление объектом управления (околотком, участком, ПЧ);
9) управление смежными функциями (поставки материалов и услуг).
Но, как нам кажется, главнейшим направлением исследований, касающихся АСУП, является создание системы управления текущим содержанием пути, так как основное назначение текущего содержания - предупреждение появления неисправностей и локальное их устранение. Поэтому данная система в первую очередь должна на основе первичной или входной информации с различных и независимых источников предлагать пути, предупреждающие появление неисправностей, и разрабатывать мероприятия, позволяющие их установить и по возможности их исправить.
АСУ ТСП возможно разрабатывать на линейных участках дистанции пути в виде автоматизированных рабочих мест дорожного мастера (АРМ ПД), что отвечает современным требованиям и дает наибольший эффект. На первом этапе разработки АСУ ТСП необходимо создать методику организации и сформировать банки данных, в которых будет храниться постоянная и переменная информация об объекте управления (пути и сооружениях), о факторах, действующих на путь (эксплуатационных и климатических), а также о предприятиях путевого хозяйства. Банки данных должны стать основой информационносправочной системы. На этом же этапе на основе информационно-справочной системы возможен частичный или полный переход к электронному (безбумажному) документообороту как внутри одного подразделения, так и между подразделениями и организациями путевого хозяйства, между различными уровнями управления.
При этом целесообразно разделить АСУ ТСП на две составляющие:
производственную - обеспечение надлежащего состояния железнодорожного пути в административных границах участка (контроль состояния пути, планирование и выполнение работ текущего содержания пути и т.п.);
административно-хозяйственную - управление околотком, как производственным подразделением (управление персоналом - производственным коллективом); обеспечение надлежащей технической оснащенности околотка -помещениями, машинами и механизмами, инструментами; учет и отчетность по прочим аспектам производственной деятельности - материальным, энергетическим, финансовым, информационным ресурсам [6], [7], [8].
Эти же составляющие могут отражать и функции начальника участка, дорожного мастера и т. д.
Для реализации идеи распределенного управления необходимо создание для каждого уровня управления и каждой предметной области автоматизированных рабочих мест (АРМ) на базе профессиональных персональных ЭВМ.
Анализируя сущность АРМ, специалисты определяют их чаще всего как профессионально-ориентированные малые вычислительные системы, расположенные непосредственно на рабочих местах специалистов и предназначенные
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2006/2
78
Проблематика транспортных систем
для автоматизации их работ. Для каждого объекта управления нужно предусмотреть автоматизированные рабочие места, соответствующие их функциональному назначению. Однако принципы создания АРМ должны быть общими: системность, гибкость, устойчивость, эффективность.
Согласно принципу системности АРМ следует рассматривать как системы, структура которых определяется функциональным назначением. Принцип гибкости означает приспособляемость системы к возможным перестройкам благодаря модульности построения всех подсистем и стандартизации их элементов. Принцип устойчивости заключается в том, что система АРМ должна выполнять основные функции независимо от воздействия на нее внутренних и внешних возможных факторов. Это значит, что неполадки в отдельных ее частях должны быть легко устранимы, а работоспособность системы - быстро восстановима. Эффективность АРМ следует рассматривать как интегральный показатель уровня реализации приведенных выше принципов, отнесенных к затратам по созданию и эксплуатации системы.
Функционирование АРМ может дать численный эффект только при условии правильного распределения функций и нагрузки между человеком и машинными средствами обработки информации, ядром которых является ЭВМ. Лишь тогда АРМ станет средством повышения не только производительности труда и эффективности управления, но и социальной комфортности специалистов.
Для выполнения своих функций по управлению текущим содержанием пути начальник участка или дорожный мастер должен располагать оперативной и достоверной информацией о состоянии железнодорожного пути, получаемой по результатам [6]:
• натурных и комиссионных осмотров, проверок пути общественными инспекторами;
• проверок пути путеизмерительными средствами;
• проверок пути средствами дефектоскопии;
• проверок пути и сооружений путевого хозяйства средств контроля и диагностики земляного полотна, искусственных сооружений.
Существующая схема информационных взаимодействий дорожного мастера представлена на рисунке 2.
2006/2
Proceedings of Petersburg Transport University
Проблематика транспортных систем
79
Рис. 2. Существующая схема информационных взаимодействий дорожного мастера (на примере Дновской дистанции пути НОД-2 Октябрьской железной дороги)
Внедрение АРМ дорожного мастера позволит высвободить около трети рабочего времени дорожного мастера, которое может быть использовано для проведения работ, непосредственно связанных с выявлением и устранением неисправностей пути [6].
Разработаны и внедряются в эксплуатацию передвижные автоматизированные нагрузочные комплексы для обследования пути, сооружений и земляного полотна.
Разработана и принята в промышленную эксплуатацию автоматизирован -ная система использования передвижных средств диагностики с ЭВМ на борту (АСДП) для линейного и дорожного уровня.
Автоматизируются выправочно-подбивочные работы, которые составляют основной объем путевых работ текущего содержания. Парк выправочной техники оснащается аппаратно-программным комплексом «Навигатор». Используются и бортовые системы производителей путевых машин. Этот комплекс обеспечивает полную автоматизацию рабочих функций выправочных машин (измерение фактического плана и профиля пути, расчеты программы выправки
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2006/2
80
Проблематика транспортных систем
и управление рабочими органами, измерение плана и профиля пути после ремонта, контроль качества выполненной работы с выдачей результатов контроля в электронном виде).
На сегодняшний день большинство автоматизированных систем функционируют как сетевые версии, используя данные из единой базы данных по путевому хозяйству.
Заключение
После разработки и внедрения автоматизированной системы управления текущим содержанием пути не только снизятся количество выявляемых неисправностей пути, затраты (и трудовые, и экономические) на предупреждение и устранение неисправностей, но и улучшится качество получаемой информации, что позволит повысить уровень безопасности и эксплуатационной надежности железнодорожного пути.
Библиографический список
1. Основы автоматизированного управления предприятием: Учеб. пособие для вузов / Под ред. И. М. Макарова. - М.: Высшая школа, 1983.
2. Информационные технологии в путевом хозяйстве: Метод. указ. / Сост. В. П. Бельтюков, В. В. Гниломедов, Н. Н. Качан. - СПб.: ПГУПС, 2004.
3. Концепция информатизации железнодорожного транспорта России (принята Постановлением расширенного заседания Коллегии МПС РФ № 5 от 28.02.96).
4. Автоматизированная система управления путевым хозяйством железнодорожного транспорта (АСУ-ПХ): Концепция. Утв. МПС России, 2001.
5. Минаков Л. М. Внедрение информационных технологий в текущем содержании пути // Тез. докл. межвузовской науч.-техн. конф. студентов, аспирантов, молодых ученых: Неделя науки-2005. - СПб.: ПГУПС, 2005.
6. Разработка технических требований к автоматизированной системе управления
текущим содержанием железнодорожного пути на уровне линейного участка: Отчет о НИР№ 466. Рег. номер 4521. - СПб.: ПГУПС, 2005.
7. Автоматизированное рабочее место дорожного мастера АРМ-ПД: Техническое задание. - СПб.: ПГУПС, 2004.
8. Бельтюков В. П. Разработка автоматизированного рабочего места дорожного мастера дистанции пути // Вестник Днепропетровского нац. ун-та железнодорожного транспорта. - Вып. 2. - 2003.
2006/2
Proceedings of Petersburg Transport University
