CC BY
427
СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ ПРИ ОПЕРАТИВНОМ УПРАВЛЕНИИ НАЗЕМНЫМ ОБЕСПЕЧЕНИЕМ АВИАПЕРЕВОЗОК
Е.В. КОНИКОВА
Статья представлена доктором технических наук, профессором Зайцевым Е.Н.
В статье рассматриваются вопросы внедрения системы поддержки принятия решения по оперативному управлению наземным обеспечением авиаперевозок с целью повышения эффективности работы производственнодиспетчерской службы аэропорта.
Суточное планирование распределения ресурсов при наземном обеспечении авиаперевозок
Наземное обеспечение авиаперевозок (НОАП) охватывает прямо или косвенно все службы аэропорта. Особое место занимает производственно-диспетчерская служба аэропорта (ПДСА), которая осуществляет оперативное руководство производственной деятельностью всех подразделений аэропорта в целях выполнения суточного плана авиационных работ и перевозок.
Основными задачами ПДСА при формировании и выполнении суточного плана полетов (СПП) являются:
суточное планирование распределения ресурсов по обеспечению прилетов и вылетов самолетов;
прогнозирование и оценка обеспеченности рейсов по расписанию выделенными ресурсами;
организация выполнения разработанного плана;
контроль выполнения СПП со стороны ПДСА;
оперативное управление ресурсами для выполнения СПП ВС.
Суточное планирование распределения ресурсов по обеспечению прилетов и вылетов самолетов заключается в том, чтобы для каждой единицы располагаемого ресурса указать те рейсы следующих суток, при обеспечении которых этот ресурс будет задействован. Результатом решения этой задачи является сменно-суточное задание для специалистов, обеспечивающих работу средств перронной механизации, которое задействовано в технологических процессах по наземному обслуживанию ВС.
Прогнозирование и оценка обеспеченности рейсов по расписанию выделенными ресурсами заключается в проверке эффективности сменно-суточного задания:
оценка вероятности обеспеченности каждого рейса потребными ресурсами; оценка среднего времени задержки рейса по причине недостаточности ресурсов; оценка эффективности использования имеющихся ресурсов.
Задача решается с учетом случайных факторов, сопровождающих процесс подготовки ВС к вылету и принятия их на обслуживание после прилета, то есть учитываются отклонения от суточного плана полетов моментов прилетов и вылетов ВС, случайные колебания длительности занятости ресурса при обслуживании рейса, возможности выхода того или иного ресурса из работоспособного состояния и т.д.
Оперативное управление ресурсами для выполнения СПП состоит в управлении ресурсами в течение текущих суток в случае возникновения отклонений фактических параметров их использования от плановых. В частности, если ресурсов не хватает, в рамках этой задачи прини
мается решение о том, для обеспечения каких рейсов в первую очередь следует направить располагаемые ресурсы.
Проведенный анализ производственной деятельности ПДСА показывает, что диспетчеры службы обрабатывают в течение смены большой объем информации, т.е. в работе ПДСА большую часть составляют аналитические процедуры. Поэтому внедрение системы поддержки принятия решений по оперативному управлению НОАП позволит существенно повысить эффективность работы ПДСА.
Система поддержки принятия решений по оперативному управлению НОАП
Принятие решения - особый вид деятельности диспетчера ПДСА, состоящий в выборе одного из нескольких вариантов решений, которое должно обеспечить наилучшее осуществление НОАП. Выбор наилучшего варианта решения влияет на регулярность полетов ВС и существенно зависит от выбранного метода оптимизации.
Системы поддержки принятия решений (СППР) обеспечивают получение количественной оценки показателей работы системы на основании выбранных критериев на базе моделирования альтернативных вариантов ситуаций (процессов, систем, способов управления) в период подготовки решения на базе машинного эксперимента, помогают оценивать последствия возможных решений, выбирать технические средства (или формулировать требования к ним) для эффективной реализации поставленной цели. Задачи, решаемые СППР, можно разбить на три группы: задачи анализа, синтеза, оптимизации. СППР принципиально не исключают человека из процесса принятия решения, а подготавливают необходимую ему информацию о вариантах эффективного (оптимального) решения поставленной задачи. Пользователю предоставляется право окончательного выбора и принятия решения из множества, которые предлагает система.
СППР НОАП решает следующие задачи:
1) составление суточных и долгосрочных потребностей в ресурсах, необходимых для выполнения расписания;
2) построение плановых графиков наземного обслуживания ВС;
3) оперативная коррекция и составление новых планов в нештатных и сбойных ситуациях;
4) оперативный контроль функционирования аэропорта в штатных, нештатных и сбойных
ситуациях;
5) сопровождение фактического выполнения контролируемых рейсов;
6) анализ качества функционирования аэропорта (пропускная способность, точность выполнения графика обслуживания ВС, безопасность, точность регулирования и управления, экономическая эффективность) при фиксированных условиях;
7) определение показателей качества функционирования при определенных ограничениях;
8) ведение (формирование) отчетов и накопление итогов, статистики по использованию ресурсов служб и отдельных участков авиапредприятия.
В основу построения модели положен принцип, используемый в теории массового обслуживания и состоящий в том, что моделируемая система представляется в виде набора аппаратов массового обслуживания (различные типы спецтехники по обслуживанию ВС на перроне), через которые проходят и обслуживаются во времени заявки (ВС) - в соответствии с конфигурацией системы и алгоритмами функционирования. Время наземного обслуживания ВС в аэропорту является аналогом времени обслуживания заявки аппаратом массового обслуживания.
Такие системы позволяют получать оценки различных вариантов построения систем управления; анализировать влияние любых изменений и модернизаций составляющих элементов системы; прогнозировать влияние этих изменений на процесс НОАП; оперативно подска-
зывать пользователю-эксплуатационнику возможные варианты выхода из критических ситуаций и т. п.
Таким образом, СППР являются эффективным средством решения сложных задач оценки анализа и прогнозирования показателей качества проектируемых систем управления НОАП в аэропортах.
Моделирование процессов НОАП на ЭВМ
Модели являются упрощенным отображением реальных систем и процессов. Создавая имитационную модель, необходимо принять компромиссное решение между выделенными на использование ресурсами и требуемой точностью решения задачи. Поэтому степень упрощения модели определяется прежде всего целью исследования, а ее адекватность необходимо рассматривать относительно этой цели. Метод имитационного моделирования является наиболее перспективным для оперативного планирования НОАП, так как этот аппарат обеспечивает наибольшую адекватность экономико-математических моделей процесса наземного обслуживания ВС. Данный метод позволяет не только прогнозировать протекание процесса при влиянии определенных факторов, но и находить такое сочетание управляемых параметров, которое обеспечивает наиболее эффективное протекание процесса.
Наиболее эффективным методом исследования сложных систем является проведение эксперимента с моделью системы на ЭВМ, которая представляет собой некоторый программный комплекс, описывающий формально и/или алгоритмически поведение элементов системы в процессе ее функционирования. Моделирование процессов НОАП на реальном объекте сопряжено со значительными временными, организационными и денежными затратами. Исключением здесь может быть проведение сертификационных испытаний объектов НОАП (оборудования, средств механизаций и т.д.).
Имитационная модель реализуется на ЭВМ в виде определенной совокупности отдельных блочных моделей и связей между ними в их взаимодействии в пространстве и времени при реализации какого-либо процесса. В данном случае можно выделить три основные группы блоков: характеризующие моделируемый процесс функционирования системы; отображающие внешнюю среду и воздействие на реализуемый процесс; играющие служебную вспомогательную роль, которые обеспечивают взаимодействие первых двух блоков, а также выполняющие дополнительные функции по получению и обработке результатов моделирования. Также имитационная модель характеризуется набором переменных, с помощью которых возможно управлять процессом, и набором начальных условий, когда можно изменять условия проведения машинного эксперимента.
Имитационное моделирование системы НОАП на ЭВМ включает в себя математическое, программное, информационное и техническое обеспечение. Математическое обеспечение заключается в разработке математических зависимостей, описывающих поведение системы НОАП в различных условиях, а также алгоритмов, которые позволяют обеспечить как подготовку, так и работу с моделью (алгоритмы ввода исходных данных, имитации, обработки, вывода параметров). Программное обеспечение включает в себя совокупность различных программ, которые позволяют спланировать, провести эксперимент, имитировать модель, а также обработать результаты. Информационное обеспечение включает в себя средства и технологию организации и реализации базы данных моделирования, методы логической и физической организации массивов, формы документов, описывающих процесс моделирования и его результаты. Техническое обеспечение заключается, прежде всего, в наличии вычислительной техники, ее производственных возможностей. Таким образом, имитационная модель, реализованная на ЭВМ, может рассматриваться как машинный аналог реального процесса НОАП.
В данном случае принимаем, что основными критериями, при использовании метода имитационного моделирования на ЭВМ в оперативном планировании и управлении НОАП, могут
быть следующие: наличие достаточного объема информации в моделируемой системе НОАП для обеспечения возможности построения адекватной имитационной модели; необходимость проведения на базе других возможных методов решения очень большого количества вычислений, трудно реализуемых даже с использованием ЭВМ; возможность поиска оптимального варианта системы при ее моделировании на ЭВМ. При имитационном моделировании так же, как и при любом другом методе, весьма существенен вопрос его эффективности: точность и достоверность результатов моделирования, которые непосредственно показывает уровень адекватности модели; затраты вычислительных ресурсов ЭВМ; а также стоимость разработки модели и ее эксплуатации. В связи с этим при разработке модели НОАП были учтены следующие критерии: адекватность модели; гибкость модели; блочная структура модели; программные и технические средства.
Структура универсального алгоритма имитационного моделирования процессов НОАП, представленная на рисунке, включает в себя несколько блоков, которые можно разделить на основные и вспомогательные. Основные блоки алгоритма (2, 3, 5, 6, 7, 11, 13, 15) соответствуют реальным процессам модели НОАП. Вспомогательный блок алгоритма (8) представляет собой составную часть машинной модели, и он необходим для машиной реализации, фиксации и обработки результатов моделирования.
Содержание блоков универсального алгоритма моделирования процессов НОАП:
Блок 2. Ввод исходных данных из СПП ВС, необходимых для выполнения имитационного моделирования процесса функционирования системы НОАП: тип ВС (ТУ-154, ИЛ- 86, и т.д.); дни прибытия или отправления; номер и тип рейса (начальный, транзитный и т.д.); плановое и фактическое время прибытия (отправления) ВС; тип обслуживания. Информация вводится диспетчером в соответствующую таблицу.
Так как система НОАП и входной поток заявок на обслуживание имеют стохастический характер, то для адекватного отражения в модели реальных условий функционирования системы НОАП учитывается фактическое время прибытия (отправления) ВС.
Блок 3. Установка начальных условий имитационного моделирования. Ввод основных характеристик технологического процесса подготовки ВС к вылету: перечень и продолжительность операций, относительное начало каждой операции от момента прибытия или отправления ВС, а также наименование обслуживающего аппарата. Для каждого типа ВС и типа рейса составляется таблица технологического графика подготовки ВС к вылету, данные которой в случае необходимости могут оперативно корректироваться.
Блок 5. Позволяет оператору (диспетчеру), в случае необходимости, внести изменения в существующие планы полетов (расписание). Возможно внесение изменений по всем параметрам блока 2. Также в случае необходимости рейс можно внести или удалить из расписания.
Блок 6. Определение потребного количества обслуживающих аппаратов, необходимых для обслуживания входного потока заявок на обслуживание.
В зависимости от постановки задачи данный блок позволяет определить потребное количество обслуживающих аппаратов, необходимых для обслуживания входного потока заявок на обслуживание.
Блок 7. Определение основных параметров эффективности функционирования системы НОАП: продолжительность занятости обслуживающего аппарата при наземном обслуживании воздушного судна; наработка и продолжительность простоя обслуживающего аппарата в течение смены и т. д.
В случае моделирования нештатных ситуаций, кроме вышеперечисленных параметров, определяются следующие выходные параметры: количество перенесенных рейсов; продолжительность переноса каждого рейса; суммарная продолжительность переносов рейсов. В случае моделирования сбойной ситуации, дополнительно к названным параметрам можно определить продолжительность: сбойной ситуации; закрытия аэропорта; выхода из сбойной ситуации и т.д.
Рисунок. У ниверсальный алгоритм имитационного моделирования технологических процессов
Блоки 11,13,15. Позволяют диспетчеру моделировать различные варианты нештатных и сбойных ситуаций, например, в случае дефицита обслуживающих аппаратов или в случае закрытия аэропорта на определенное время.
Блоки 4,10,12,14. Создают условие возможности выбора оператором внесения необходимых изменений в имитационную модель.
Предлагаемая СППР НОАП позволит решать сложные и трудоемкие оптимизационные задачи с учетом производственной ситуации при минимальных затратах времени. СППР НОАП может использоваться для решения задач диспетчеризации и управления, оптимизации решений при проектировании новых систем управления и прогнозирования технологических ситуаций НОАП. СППР позволяет не только прогнозировать протекание процесса НОАП при влиянии определенных факторов, но и находить такое сочетание управляемых параметров, которое обеспечивает наиболее эффективное протекание процесса. Данная система позволит обеспечить комплексную диспетчеризацию производственной деятельности на уровне диспетчера ПДСА, а при дальнейшем развитии и диспетчеров других служб аэропорта, задействованных в НОАП, с целью повышения регулярности и безопасности полетов, а также технико-экономической эффективности использования ресурсов аэропорта.
ЛИТЕРАТУРА
1. Зайцев Е.Н. Синтез комплексной системы управления смешанными перевозками.- СПб.: СПбГУГА. 2005.
2. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем- искусство и наука; Пер. с англ. - М.: Мир, 1978.
3. Крыжановский Г.А., Шашкин В.В. Управление транспортными системами. Часть 3.- С.-Пб.: «Северная звезда», Издательство Санкт-Петербургского общественного «Фонда культуры и образования», 2001.
SISTEM OF SUPPORT OF DECISION-MAKING AT AN OPERATIVE MANAGEMENT THE SURFACE PROVIDING OF AIR TRANSPORTATION
Konikova E.V.
In the article the questions of introduction of the system of support of decision-making are examined on an operative management the surface providing of air transportation with the purpose of increase of efficiency of work of production-controller's service of airport.
Сведения об авторе
Коникова Елена Викторовна, окончила КИИГА (1992), доцент кафедры «Аэропорты и авиаперевозки» СПб Государственного университета гражданской авиации, автор 14 научных работ, область научных интересов- управление и взаимодействие авиапредприятий при наземном обеспечении авиаперевозок.
