CC BY
12DOI: 10.12731/2227-930X-2022-12-1-2-24-33 УДК 004.94
РАЗРАБОТКА ОПТИМИЗАЦИОННОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ТРАНСПОРТНЫХ УСЛУГ
Львович Я.Е., Преображенский А.П., Преображенский Ю.П.
В статье рассматривается задача, связанная с проведением оптимизации ресурсов в транспортных системах. Приведена иллюстрация структурной схемы системы предоставления транспортных услуг.
Ключевые слова: система перевозок; структура; предприятие; управление
DEVELOPMENT OF AN OPTIMIZATION
MODEL OF A SYSTEM FOR PROVIDING DISTRIBUTED TRANSPORT SERVICES
Lvovich Ya. E., Preobrazhenskiy A.P., Preobrazhenskiy Yu.P.
The paper deals with the problem associated with the optimization of resources in transport systems. An illustration of the block diagram of the system for providing transport services is given.
Ключевые слова: transportation system; structure; enterprise; control
Введение
Проведение выбора по эффективным подходам организации транспортных услуг для современных условий связано с проведением анализа по реформированию транспортной системы [1, 2]. В таких случаях необходимо опираться на системный метод.
На его основе будут обеспечены обобщенные подходы в рамках различных аспектов функционирования транспортных предприятий. Уровни ресурсного обеспечения оказывают существенное влияние на то, каким образом будут обеспечиваться условия по росту эффективности указанных организаций [3].
Важно, чтобы рациональным образом было организовано применение по всем типам в ресурсном обеспечении.
Цель работы состоит в разработке модели, позволяющей оптимизировать распределение ресурсов в транспортных системах.
Модель транспортной системы
Для того чтобы транспортные системы в рассматриваемом регионе эффективным образом развивались, необходимо осуществлять выбор, оптимизацию различных их компонентов, подразделений [4]. В ходе процессов моделирования и оптимизации необходимо стремиться к тому, чтобы соблюдался баланс между возможностями транспортных подразделений и планами, которые формируются в управляющем центре [5]. Такой центр имеет возможности для распределения ресурсов.
Ресурсы могут быть сформированы исходя из того, какие потребности подразделений. Они формируют соответствующие заявки в течение некоторых периодов времени t = 1, Т - гй, \ = 1,1, t = 1, Т.
В указанном выражении / = 1,1 - рассматриваются в виде номеров транспортных подразделений [6]. Объем услуг, которые может предоставить транспортное подразделение в течение времени ^ мы будем считать равным , t = 1, Т.
Ресурсы являются ограниченными [7], что иллюстрируется соответствующим условием
Когда ресурс Я{ будет распределяться, удобно использовать альтернативные переменные
/
(1)
i=1
если в I- йпериод оказываются траяспортше услуги _
в г-мтранспортюмподразделении . ¿ — 1.7.(2)
в противном случае
Необходимо обозначить критерий оптимизации. Он связан с максимизацией обеспечения ресурсов транспортных подразделений [8], ориентируясь на их заявки гг, г = 1,1, г = 1,Т.
Если провести анализ (1), то можно увидеть, что в течение определенного интервала времени t нет возможностей для обслуживания всех транспортных подразделений. Но для всего периода времени от ' = 1 до ' = T есть возможности для решения задачи [9].
В этой связи для транспортных подразделений требуется обозначение приоритетов , г = 1,1, когда ресурс Я' будет распределяться для '-го периода. Эти приоритеты мы предлагаем определять с учетом нескольких принципов. Покажем их далее.
В дополнении к условию (1) можно применять принцип пропорционального распределения
оритетов, существуют особенности. Увеличивается для транспортного подразделения приоритет при уменьшении объема услуг, которые есть в заявках.
Предположим, что транспортные подразделения в заявках указывают разные объемы ресурсов. но планируется, что в ходе работ будут одинаковые результаты. Тогда при меньшем запрашиваемом ресурсе пользователь будет планировать, что транспортное подразделение обеспечит для него большее значение эффективности.
Каким образом определить ресурсоэффективность? Можно ориентироваться на балльную шкалу , г = 1,I. При этом важно учитывать геоинформационный параметр. Для приоритетов справедливо выражение:
r -
= ~r~R, i = 1,1.
i=1
Будем считать, что осуществляется оценка приоритетов и,1, исходя из (3). При анализе множества переменных (2) мы можем
обозначить следующий оптимизационный критерий
i
ZuUx) ^ max. (5)
1=1
В задаче по транспортному подразделению существуют ограничения:
ir)x) < R\ (6)
i=i
Тогда мы можем сформировать такую многоальтернативную модель:
i
iu1 x) ^ max,
i=i
Ь)x) < R1, (7)
1 = i1'' =1,1 -Е 1 ° "
Ее можно рассматривать в виде одномерной задачи о ранце. Метод ветвей и границ может быть использован в ходе ее решения.
Если решение будет оптимальным
i* i* i* i* i* x = (xi , x2 ,..., xi xI ). (8)
тогда могут быть определены транспортные подразделения, по которым будут предоставлены услуги, для x]i* = 1.
Когда оказываются транспортные услуги при t=2, необходимо чтобы (8) использовалось по транспортным подразделениям, информация по которым есть не только по текущим, но и предыдущим временным периодам. Основываясь на принципах (3), (4) мы предлагаем осуществление коррекции при учете г/^* = i), а также 2 i B / Г ' (xi* = i) i*
uu = и + i -- V/, x) = i,
i (B / r')xi*
tr ' ' ' . (9)
r 2
и2 =-r—R V/, x1* = 0
ir/
Ресурс будет распределяться рациональным способом с привлечением модели (7).
Тогда мы можем обобщить схему оптимизации. Основная идея состоит в том, что по каждому периоду ' = 2, Т -1
I 1=1
ъх < я', (10)
[1,1 = и
х' =•
где
x = ■.
0
rt =
rt-+B7 ^^ =1 vi, xf - = i,
I (B, / rt-1)
r; •) x('-iy
i=1
rt
r -R Vi, x('-rr = 0
i
rt
,=i
I
оценка // ведется при t=1 на основе (3).
Может возникнуть ситуация, при которой х'* = 0 V ' = 1,Т. В таком случае ресурс будет предоставляться по Т-му периоду. Ведется
I т _
коррекция ЯТ: Я т = Ят - ££ г' {х** = О = 1,Г-1).
¡=1 г=1
Это мы можем рассматривать при учете ограничений в (4.10), когда анализируется Т-й период, если оценивается ц!-
В результате, базируясь на моделях (7), (9), мы можем получить по требуемым временным интервалам описание закономерности предоставления транспортных услуг на основе множества подразделений. Будет поддерживаться баланс между их потребностями в ресурсах и параметрами управляющего центра [10].
На рис. 1 приведена иллюстрация схемы оптимального распределения ресурсов.
Рис. 1. Иллюстрация структурной схемы системы предоставления транспортных услуг
Результаты
Было проведено тестирование работоспособности предлагаемого подхода. Рассматривалось функционирование 22 транспортных систем. Для них было определено множество приоритетов, состоящее из 8 элементов. В объемах предоставляемых услуг минимальное и максимальное значения отличались не более, чем в 2 раза. Проводился анализ для полного временного интервала, составляющего один год. Он разбивался на месяцы. При распределении ресурсного обеспечения оптимальное решение было получено за 9 итераций.
Выводы
В работе рассмотрена модель, полезная для решения задач, связанных с оптимизацией функционирования транспортных систем. Показаны соответствующие компоненты алгоритмического обеспечения имитационного моделирования и оптимизации.
Информация о конфликте интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Информация о спонсорстве. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Список литературы
1. Преображенский Ю.П. Информационные технологии, используемые в сфере менеджмента // Вестник Воронежского института высоких технологий. 2018. № 2 (25). С. 43-46.
2. Жилина А.А., Кострова В.Н., Преображенский Ю.П. Разработка методики постановки задачи выбора управленческого решения на основе оптимизационного подхода // Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2018. Т. 6. № 1 (20). С. 243-253.
3. Преображенский Ю.П., Мирошник Д.Н. Анализ методов нечеткого поиска // Вестник Воронежского института высоких технологий. 2018. № 4 (27). С. 82-84.
4. Преображенский Ю.П., Коновалов В.М. О методах создания рекомендательных систем //Вестник Воронежского института высоких технологий. 2019. № 4 (31). С. 75-79.
5. Берман Н.Д., Белов А.М. Общественный транспорт и инновации // International Journal of Advanced Studies. 2019. Т. 9. № 2. С. 7-13.
6. Шакиров А.А., Зарипова Р.С. Особенности моделирования логистических систем // International Journal of Advanced Studies. 2019. Т. 9. № 4. С. 27-31.
7. Сапожникова С.М. Корпоративное управление в железнодорожном транспорте // International Journal of Advanced Studies. 2019. Т. 9. № 4. С. 19-42.
8. Грошев А.Г., Фролов В.Н., Федорков Е.Д. Построение онтологических моделей систем автоматизированного проектирования // Вестник Воронежского института высоких технологий. 2020. № 4 (35). С. 52-56.
9. Львович Э.М., Холодков А.М. Проблемы передачи информации в автоматизированных системах управления // Вестник Воронежского института высоких технологий. 2020. № 3 (34). С. 30-33.
10. Львович Я.Е., Львович И.Я., Львович Э.М. Проблемы обработки цифровых сигналов в системах передачи информации // Вестник Воронежского института высоких технологий. 2020. № 3 (34). С. 27-29.
References
1. Preobrazhenskij Yu.P. Informacionnye tekhnologii, ispol'zuemye v sfere menedzhmenta // Vestnik Voronezhskogo instituta vysokih tekh-nologij. 2018. № 2 (25). S. 43-46.
2. Zhilina A.A., Kostrova V.N., Preobrazhenskij Yu.P. Razrabotka meto-diki postanovki zadachi vybora upravlencheskogo resheniya na osnove optimizacionnogo podhoda // Modelirovanie, optimizaciya i informacionnye tekhnologii. 2018. T. 6. № 1 (20). S. 243-253.
3. Preobrazhenskij YU.P., Miroshnik D.N. Analiz metodov nechetkogo poiska // Vestnik Voronezhskogo instituta vysokih tekhnologij. 2018. № 4 (27). S. 82-84.
4. Preobrazhenskij Yu.P., Konovalov V.M. O metodah sozdaniya re-komendatel'nyh sistem //Vestnik Voronezhskogo instituta vysokih tekhnologij. 2019. № 4 (31). S. 75-79.
5. Berman N.D., Belov A.M. Obshchestvennyj transport i innovacii // International Journal of Advanced Studies. 2019. T. 9. № 2. S. 7-13.
6. SHakirov A.A., Zaripova R.S. Osobennosti modelirovaniya logistich-eskih sistem // International Journal of Advanced Studies. 2019. T. 9. № 4. S. 27-31.
7. Sapozhnikova S.M. Korporativnoe upravlenie v zheleznodorozhnom transporte // International Journal of Advanced Studies. 2019. T. 9. № 4. S. 19-42.
8. Groshev A.G., Frolov V.N., Fedorkov E.D. Postroenie ontologicheskih modelej sistem avtomatizirovannogo proektirovaniya // Vestnik Vo-ronezhskogo instituta vysokih tekhnologij. 2020. № 4 (35). S. 52-56.
9. L'vovich E.M., Holodkov A.M. Problemy peredachi informacii v avtomatizirovannyh sistemah upravleniya // Vestnik Voronezhskogo instituta vysokih tekhnologij. 2020. № 3 (34). S. 30-33.
10. L'vovich Ya.E., L'vovich I.YA., L'vovich E.M. Problemy obrabotki cifrovyh signalov v sistemah peredachi informacii // Vestnik Vorone-zhskogo instituta vysokih tekhnologij. 2020. № 3 (34). S. 27-29.
ДАННЫЕ ОБ АВТОРАХ
Львович Яков Евсеевич, профессор, доктор технических наук, профессор
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования Воронежский государственный технический университет
ул. 20 лет Октября, 84, г. Воронеж, 394006, Россия [email protected]
Преображенский Андрей Петрович, профессор, доктор технических наук, доцент
Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования Воронежский институт высоких технологий
ул. Ленина, 73а, г. Воронеж, 394043, Россия [email protected]
Преображенский Юрий Петрович, профессор, кандидат технических наук, доцент
Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования Воронежский институт высоких технологий
ул. Ленина, 73а, г. Воронеж, 394043, Россия [email protected]
DATA ABOUT THE AUTHORS Lvovich Yakov Yevseevich, Professor, doctor of technical Sciences, Professor
Voronezh State Technical University
84, 20 years of October Str., Voronezh, 394006, Russia
ORCID: 0000-0002-7051-3763
Preobrazhenskiy Andrey Petrovich, professor, doctor of technical sciences, associate professor
Voronezh Institute of High Technologies 73a, Lenin Str., Voronezh, 394043, Russia [email protected] ORCID: 0000-0002-6911-8053
Preobrazhenskiy Yuriy Petrovich, professor, candidate of technical sciences, associate professor Voronezh Institute of High Technologies 73a, Lenin Str., Voronezh, 394043, Russia [email protected]
