Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Локомотивное депо как важнейшее подразделение железнодорожного транспорта 13
1.1. Железнодорожный транспорт, его развитие и функционирование в современных экономических условиях 13
1.2. Особенности локомотивного депо как предприятия железнодорожного транспорта 24
1.3. Анализ состояния оперативно-технического и статистического учета..39
1.4. Анализ состояния управления персоналом локомотивного депо 44
1.5. Анализ состояния бухгалтерского учета труда и заработной платы 53
Глава 2. Разработка информационной системы предприятия железнодорожного транспорта 64
2.1. Состояние автоматизации процессов управления 64
2.2. Разработка информационной системы предприятия 72
2.3. Применение принципов искусственного интеллекта для построения информационной системы 86
2.4. Программное и информационное обеспечение системы 93
2.5. Особенности разработки компонентов информационной системы 109
Глава 3. Экономико-математические методы в информационной системе предприятия 125
3.1. Исследование существующих экономико-математических методов, применяемых в управлении локомотивным депо 125
3.2. Выбор оптимальной структуры распределенной базы данных для информационной системы предприятия 130
3.3. Комплекс экономико-математических методов для построения информационной системы локомотивного депо 140
Заключение 158
Список литературы 162
Приложения 172
- Особенности локомотивного депо как предприятия железнодорожного транспорта
- Анализ состояния управления персоналом локомотивного депо
- Применение принципов искусственного интеллекта для построения информационной системы
- Выбор оптимальной структуры распределенной базы данных для информационной системы предприятия
Введение к работе
Изменение экономической ситуации в стране, развитие рыночных отношений потребовало от руководства МПС решения вопросов выживания отрасли, сокращения эксплуатационных расходов на основе реорганизации всей структуры управления перевозочным процессом.
Характерное для централизованной, директивной экономики жесткое планирование деятельности предприятий железнодорожного транспорта и обширная система статистической отчетности уровня отделения, дороги, министерства оказались не эффективны. На первый план вышли проблемы предоставления руководству предприятий возможно более полной, достоверной и своевременной информации о состоянии объектов управления для оперативного реагирования на изменяющиеся экономические условия рынка перевозок, проблемы взаимодействия информационных систем всех подразделений предприятия, получения новой информации на стыках традиционных АРМов: руководителя, заместителей, бухгалтерии, основных и вспомогательных цехов.
Существовавшие ранее информационные системы в рамках АСУЖТ не решали данной проблемы, поскольку процесс обработки информации в них был удален от источников ее зарождения, пересылаемые в адрес предприятий железнодорожного транспорта формы статистической отчетности не удовлетворяли постоянно возрастающих информационных потребностей
руководства. На многих предприятиях продолжалась ручная обработка оперативной информации, предоставлявшая управленческому аппарату достоверные и своевременные сведения об экономическом состоянии объекта управления и конъюнктуре рынка перевозок.
Поэтому, потребовалось создание всеобъемлющей информационной системы предприятия железнодорожного транспорта, охватывающей все его подразделения и отдельные рабочие места. Нужен был реальный переход к безбумажной технологии обработки информации, отказ от непроизводительных методов подготовки и обработки данных. Актуальность этих вопросов и их недостаточная теоретическая и практическая разработанность определили выбор темы диссертации, объекта и направления исследования.
Целью исследования является разработка научного инструментария по созданию информационной системы управления хозяйственной деятельностью предприятия железнодорожного транспорта, предоставляющей сотрудникам информацию о состоянии объекта управления в соответствии с полномочиями и правами доступа каждого работника.
Для реализации поставленной цели надо решить следующие задачи:
- провести исследование состояния системы управления предприятия железнодорожного транспорта и существующие в нем документопотоки;
- провести исследования существующих подходов и методов управления предприятием железнодорожного транспорта и технологий обработки
оперативной информации, а также моделей, используемых хозяйственных объектов и их взаимодействия друг с другом;
определить комплекс проблем, возникающих при разработке методологических положений построения экономико-статистических компонентов информационной системы, среди которых выделить наиболее значимые;
- определить принципы формирования рабочих групп в рамках системы и отдельные рабочие места, требующие автоматизации;
- определить экономико-математические методы, наиболее подходящие для реализации конкретных экономико-статистических компонентов информационной системы;
- выбрать архитектуру и создать инструментальные средства для построения моделей информационной системы, адекватно отражающих специфику функционирования предприятия;
разработать модели экономико-статистических компонентов информационной системы, обеспечивающие систему управления оперативными данными о состоянии объекта управления.
Теоретическую и методологическую основу исследования составили: теория экономических информационных систем, теория рыночной экономики и ее регулирования, разработки и исследования в области маркетинга предприятий железнодорожного транспорта, внедрения новых информационных технологий, инструктивные материалы.
отчетности в программном комплексе АРМ «Группы оперативно-технического учета».
В ходе исследования были достигнуты следующие результаты:
1. Разработана информационная система управления хозяйственной деятельностью предприятия железнодорожного транспорта, позволяющая эффективно работать с большими объемами распределенных данных.
2. Разработаны и внедрены в промышленную эксплуатацию экономико- статистические компоненты информационной системы предприятия, предоставляющие руководству полный объем информации о состоянии управляемого объекта.
3. Введено понятие виртуального документа, осуществлен реальный переход к безбумажной технологии обработки информации на автоматизированных рабочих местах персонала. Первичные документы и отчетные формы хранятся в базе данных сервера и доступны для всех работников в соответствии с полномочиями и правами доступа.
4. Применены экономико-математические методы, обеспечивающие формирование оперативно-технической и статистической информации в группе оперативно-технического учета локомотивного депо.
5. Использованы экономико-математические методы, обеспечивающие составление оптимальных графиков работы локомотивных бригад, сводящие к минимуму сверхурочные работы в рамках задачи управления персоналом.
Результаты проведенного исследования и предложенных разработок позволяют:
- на основе применения информационной системы предприятия повысить оперативность обработки информации, ее достоверность, сократить трудоемкость обработки, высвободив персонал группы оперативно- технического учета, бухгалтерии и нарядчиков;
- отказаться от ведения документов на бумажных носителях;
- ускорить поиск информации за прошлые периоды;
- выявлять причинно-следственные связи и находить первопричины наблюдаемых проблем, поскольку информационная система предприятия содержит в своей базе данных и знаний взаимоувязанные сведения о всех составляющих объекта управления и ретроспективу этих сведений во времени.
Результаты проведенного исследования были экспериментально апробированы, внедрены в опытную, а затем и в промышленную эксплуатацию в 18 локомотивных депо Московской железной дороги.
Круг исследовательских задач определил структуру диссертационной работы, которая состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и 21 приложения.
Первая глава диссертации посвящена современному положению железнодорожного транспорта как отрасли национальной экономики, проблемам его функционирования в условиях рынка. Показана необходимость
координации усилий всех уровней управления, особое внимание уделено совершенствованию методов управления с применением информационных систем. Исследован опыт оперативно-технического, статистического и бухгалтерского учета в локомотивном депо, и состояние его автоматизации. Намечены основные направления совершенствования управления локомотивным депо в условиях рынка и новых информационных технологий.
Вторая глава посвящена разработке инструментария построения информационной системы управления хозяйственной деятельностью предприятия железнодорожного транспорта, средствам взаимодействия автоматизированных рабочих мест (АРМ), перспективным технологиям обработки информации. Рассмотрены средства программирования, которые могут использоваться для построения информационной системы, и конкретная реализация отдельных ее компонентов.
В третьей главе исследованы математические методы и модели применяемые в управлении локомотивным хозяйством и на этой основе построены модели, учитывающие новые условия управления локомотивным депо и обеспечивающие деятельность рабочих групп цеха эксплуатации и бухгалтерии информационной системы. Описаны экономико-математические методы, предложенные автором для решения задач, стоящих перед информационной системой локомотивного депо. Показана их практическая реализация на языке системы управления базами данных, выполненная автором диссертации.
Заключение диссертации содержит краткие выводы, в которых сформулированы результаты исследования.
При проведении исследования использовалась экономическая литература, публикации в журналах отечественных и зарубежных авторов, посвященные вопросам оперативного управления и применения средств вычислительной техники, развития рыночных отношений, маркетинга, а также накопленный на железнодорожном транспорте опыт оперативного управления.
Результаты исследования освещены в пяти научных статьях:
1. Култыгин О.П. Учет труда и расчет заработной платы работников локомотивных бригад на персональных ЭВМ. - М.: Депонированные научные работы, N 5(267), 1994, N 5925-жд94. - 9 с.
2. Култыгин О.П. Нормирование расхода энергоресурсов на тягу поездов при интегрированной обработке маршрутов машинистов на ПЭВМ. - М.: Депонированные научные работы, N 12(300), 1996, N 6075-жд96. - 12 с.
3. Култыгин О.П. Система централизованной подготовки данных для решения задач бухгалтерского учета с применением ПЭВМ и НМЛ ЕС 9004, СМ 5300.01.-М.: Депонированные научные работы, N 12(300), 1996, N 6077-жд96. -П с.
4. Култыгин О.П. Организация пользовательского интерфейса в программных комплексах автоматизации бухгалтерского учета на ПЭВМ. - М.: Депонированные научные работы, N 12(300), 1996, N 6074-жд96. - 16 с.
5. Култыгин О.П. Автоматизация расчетов с клиентурой на предприятиях железнодорожного транспорта с применением ПЭВМ. - М.: Депонированные научные работы, 12(300), 1996, N 6076-жд96. - 9 с.
В основу исследования положены практические и теоретические разработки по автоматизации оперативно-технического, бухгалтерского и статистического учета на предприятиях железнодорожного транспорта, проводимые в научно-исследовательской лаборатории «Автоматизация бухгалтерского учета» Московского государственного университета путей сообщения (МГУ ПС).
Особенности локомотивного депо как предприятия железнодорожного транспорта
Локомотивное депо (ТЧ) является одним из важнейших предприятий в структуре железнодорожного транспорта страны, обеспечивающим содержание, техническое обслуживание (ТО-1, ТО-2, ТО-3, ТО-4, ТО-5), текущий ремонт (ТР-1, ТР-2, ТР-3), капитальный ремонт в условиях депо (КР-1) и использование для перевозок грузов и пассажиров парка локомотивов и мотор-вагонного подвижного состава (МВПС), находящегося в его распоряжении. Поэтому построение информационной системы управления хозяйственной деятельностью данного предприятия железнодорожного транспорта является особо актуальным в современных экономических условиях.
Управление, в широком смысле этого слова, представляет собой выработку и осуществление целенаправленных управляющих воздействий на объект (систему), что включает сбор, передачу и обработку необходимой информации, разработку, принятие и реализацию соответствующих решений. Воздействия на объект могут быть реализованы по-разному, и, в зависимости от этого, выделяют административные и экономические методы управления. В практике управления до недавнего времени предпочтение отдавалось административным методам, которые постепенно вытесняются экономическими, так как экономические методы основаны на воздействии через интересы субъектов экономических отношений.
На современном этапе развития общества переход от административных к экономическим методам требует совершенствования всей системы управления предприятиями железнодорожного транспорта. Основная тяжесть управленческих решений смещается в сферу оперативного управления производством, которое позволяет быстро реагировать на изменившуюся ситуацию на рынке транспортных услуг и требования потребителей, учитывая их в организации производства. Совершенствование управления (в том числе, и оперативного) идет в двух направлениях: создание новых методов управления, основывающихся на рассмотрении процесса производства под разными углами зрения; использование современных экономико-математических методов и средств вычислительной техники.
Система управления предприятием железнодорожного транспорта, например локомотивного депо, строится по иерархическому принципу. В иерархии управления можно выделить несколько уровней: предприятие, цех, участок, рабочее место. На каждом уровне управления выполняются свои функции, которые осуществляются различными управленческими службами и отдельными исполнителями.
Среди множества функций управления выделяются основные: планирование, нормирование, учет, контроль, анализ и регулирование. Для организации выполнения отдельных функций созданы специальные органы управления в рамках предприятия: отделы, службы, группы.
На уровне предприятия решаются вопросы перспектив развития, взаимодействия с другими предприятиями и вышестоящими организациями, определяются общие результаты хозяйственной деятельности предприятия в целом. На межцеховом уровне происходит координация действий всех подразделений предприятия. На уровне цеха, участка, рабочего места решаются вопросы конкретизации планирования, которые позволяют учесть при организации производственного процесса изменяющиеся условия снабжения, грузо- и пассажиро- потоки.
Выделение уровней управления позволяет разделить оперативное управление на три вида: уровень предприятия, межцеховое и внутрицеховое. Управление предприятием обеспечивает взаимоувязку производственных ресурсов -трудовых, энергетических, материальных - с планами грузо- и пассажиро-перевозок. В задачи межцехового управления входит согласование работы всех цехов и служб предприятия для обеспечения ритмичного функционирования производства, соблюдения графика движения поездов, а в задачи внутрицехового управления - организация работы участков и отдельных рабочих мест в цехах для обеспечения своевременного проведения техобслуживания, выпуска из ремонта подвижного состава, выполнения графика движения поездов, своевременной и правильной обработки оперативно-технической информации, начисления заработной платы. От того, насколько эффективно действует система оперативного управления, зависят конечные результаты деятельности предприятий, что имеет особо важное значение в новых условиях хозяйствования.
Система управления и ее составляющие: оперативно-технический, бухгалтерский, статистический учет постоянно совершенствуются. Изменение характеристик производства, в котором она применяется, требует ее модификации в соответствии с конкретными условиями. Особую действенность в настоящее время приобретает совершенствование системы управления на базе использования современных средств вычислительной техники. Поэтому, исследования, связанные с выбором эффективных систем не утратили своей актуальности. На практике автоматизация расчетов, выполняемых в оперативном, бухгалтерском и статистическом учете зачастую осуществляется на основе устаревших методик, без учета возможностей, которые может предоставить современная информационная технология. С развитием средств вычислительной техники и методов оптимизации появляется возможность распределенной обработки данных с использованием экономико-математических методов.
Анализ состояния управления персоналом локомотивного депо
Важная работа выполняется нарядчиком локомотивного депо по управлению персоналом локомотивных бригад. Перед ним стоит задача повышения производительности и совершенствования организации труда членов локомотивных бригад, рациональное составление графика их работы, предотвращение сверхурочной работы, а тем самым увеличение безопасносности вождения поездов. При этом необходимо правильное установление границ участков, способов езды и обслуживания поездов бригадами на конкретных направлениях участка сети локомотивного депо, обеспечение необходимых условий отдыха машинистов и помощников. Участки работы локомотивных бригад в пределах установленных ограничений по времени их непрерывной работы должны быть максимальной длины. При этом в соответствии с действующим «Положением о рабочем времени и времени отдыха работников железнодорожного транспорта» время непрерывной работы локомотивных бригад не допускается более 8 часов. Для грузового движения, кроме того, существует ограничение длины участков по безостановочному пробегу поездов - расстояние между пунктами технического осмотра вагонов, которое не допускается более 300 километров.
Способы организации деятельности локомотивных бригад различаются по схемам их работы, то есть по способам езды, а также по принципу обслуживания видов движения (раздельное, смешанное или совместное обслуживание грузовых и пассажирских поездов). Смешанное обслуживание может применяться в двух вариантах: первый вариант, когда совпадают пункты оборота и пункты приписки бригад в грузовом и пассажирском движении, второй вариант, при котором совпадают только пункты приписки бригад в обоих видах движения. Существенный подъем производительности труда локомотивных бригад, увеличение продолжительности их домашнего отдыха, считающегося экономически более выгодным, чем отдых в пунктах оборота, могут быть достигнуты при правильном выборе участков их работы и назначении на каждом участке целесообразных способов езды и способов обслуживания поездов [4].
При обычной плечевой езде, когда каждый участок работы локомотивных бригад обслуживается только из одного пункта приписки, практически не существует выбора назначений бригад к поездам в пункте оборота. При этом отправление бригад в поездку в соответствии с очередностью прибытия их в пункт оборота ведет к ожиданию работы с поездами, а значит к сверхнормативному отдыху машинистов и помощников, который уменьшает полноценный отдых в домашних условиях.
Накладная езда представляет собой более эффективный способ обслуживания поездов локомотивными бригадами на одном участке из двух пунктов, каждый из которых является одновременно пунктом приписки и пунктом оборота бригад. Преимущество накладной езды заключается в том, что практически всегда из общих размеров движения на участке можно выбрать такие «нитки» графика в пассажирском движении или твердого ядра графика в грузовом движении, которые выгодно, в отношении уменьшения времени нахождения бригад в пункте оборота, обслуживать бригадами одного пункта приписки, а остальные «нитки» - бригадами другого пункта приписки.
Выбор конкретных «ниток» для обслуживания бригадами каждого пункта приписки может осуществляться при помощи линейного программирования с использованием вычислительной техники. При этом в условиях распределения работы между пунктами приписки бригад пополам или почти пополам можно считать, что сверхнормативный отдых в пунктах оборота или поездки бригад встречным резервом ликвидируются полностью. При накладной езде задержки грузовых поездов в пунктах оборота по неготовности бригад отсутствуют, так как любой грузовой поезд, не предусмотренный сменно-суточным или текущим планом поездной работы, может быть отправлен из пункта оборота с бригадой, живущей в этом пункте, который одновременно является и пунктом приписки бригад.
Применение принципов искусственного интеллекта для построения информационной системы
Переход от информационно-справочных систем к информационно-управляющим системам предполагает, что все комплексы информационных технологий должны иметь в своем составе экспертные системы и базы знаний.
Особый интерес представляет применение экспертных систем в тех комплексах, где решения принимаются на основе эвристик и ситуационных моделей управления. Это объясняется способностью экспертных систем реализовать современный подход к информационным технологиям, обеспечить поддержку решений трудно формализуемых задач при неполных, нечетких и динамически меняющихся данных. На основе имитационного моделирования процессов принятия решений, выполняемого профессионалами в своей области, экспертные системы позволяют ускорить выбор оптимальных решений в сложных ситуациях путем создания информационной и логической поддержки самого процесса принятия решений.
Важным направлением формирования современной информационной среды железнодорожного транспорта является создание отраслевой системы баз знаний по экономике и организации работы железных дорог, взаимодействию предприятий отрасли, развития инфраструктуры железнодорожного транспорта. Создание такой системы баз знаний обеспечит актуальный и своевременный мониторинг железнодорожного транспорта, а также выбор оптимальной стратегии его функционирования и развития, основанный на знаниях, заложенных в систему.
Одной из основ, на которой строится информационная система локомотивного депо, является база прецедентов. Она представляет собой хранилище опыта по управлению предприятием и включает в себя информацию о возникавших проблемах и методах их решения. В частности, функционирование АРМ «Группы оперативно-технического учета» базируется на создании программными средствами виртуальной модели эксплуатируемого участка железнодорожной сети, являющегося проекцией реальной и повышающей эффективность проводимых расчетов качественных и объемных показателей работы локомотивного депо. База прецедентов основывается на принципах, лежащих в основе такой философской концепции, как искусственный интеллект.
Искусственный интеллект не представляет собой чего-либо, существующего независимо от естественного интеллекта. Он является техническим, инструментальным продолжением последнего, усилителем интеллектуальных способностей человека.
Система искусственного интеллекта на основе ЭВМ должна обладать способностью к самообучению. Стремление найти принципы работы более или менее сложных самообучающихся систем является одной из причин поиска нестрого алгоритмических методов обработки информации, которые можно было бы передать техническим системам.
Человек использует для решения вставшей перед ним задачи любую, находящуюся в его памяти информацию, модель мира, имеющуюся в его психике и включающую фиксацию разнообразных законов, связей, отношений окружающего мира.
Этот способ выработки схем внешних действий является существенной характеристикой любого интеллекта. Отсюда следует, что к системам искусственного интеллекта относятся те, которые, используя заложенные в них правила переработки информации, вырабатывают новые схемы целесообразных действий на основе анализа моделей среды, хранящихся в их памяти. Способность к перестройке самих этих моделей в соответствии с вновь поступающей информацией является свидетельством более высокого уровня искусственного интеллекта.
Большинство исследователей [56,63,64,65] считает, что наличие собственной внутренней модели мира у технических систем является предпосылкой их «интеллектуальности».
Собственная внутренняя модель внешнего мира обеспечивает индивидуальность, относительную самостоятельность системы в оценке ситуации, возможность семантической и прагматической интерпретации запросов к системе; способность пополнения имеющихся знаний; способность к дедуктивному выводу, то есть к генерации информации, которая в явном виде не содержиться в системе.
Это и привело к концентрации внимания на разработке систем представления знаний. Семантические сети - это особый тип представления знаний в ЭВМ, формируемый посредством семантического языка, фиксирующего отношения между объектами. Такой язык включает в себя множество базовых понятий, каждое из которых характеризуется своими признаками и их значениями.
Выбор оптимальной структуры распределенной базы данных для информационной системы предприятия
При функционировании информационной системы предприятия важную роль играет рациональное построение распределенной базы данных, под которой понимается «...интегрированная база данных, физически размещенная на нескольких территориально распределенных вычислительных установках, связанных между собой посредством телекоммуникаций» [76]. Выбор структуры такой базы может существенно повлиять на оперативное управление производством, так как от мест хранения информации, ее состава зависит возможность и скорость принятия тех или иных управленческих решений.
В распределенных базах данных размещению на физически разных серверах базы данных подлежат массивы постоянной и переменной информации (таблицы), причем их распределение может быть выполнено по-разному, в зависимости от их объемов, технических возможностей и технологической целесообразности. Прежде, чем распределять массивы в информационной системе, необходимо спроектировать саму базу данных на логическом уровне, ориентируясь на представления об обработке информации конечных пользователей - подразделений предприятия.
Исследования литературы по вопросам проектирования баз данных [3,7,76,87,94,95,96] показало, что для построения концептуальной модели базы данных можно применить один из двух подходов: восходящий и нисходящий.
Восходящий подход к проектированию предполагает анализ всех атрибутов предметной области, агрегацию их в объекты и проведение нормализации атрибутов каждого объекта. При нисходящем подходе к проектированию вначале выделяются объекты (сущности), а затем определяются их атрибуты и проводится нормализация атрибутов.
Для построения концептуальной модели изучаются представления пользователей о предметной области. Если применяется нисходящий подход к проектированию, то может быть построено несколько концептуальных моделей предметной области из-за разного представления о ней работников различных подразделений. В этом случае очень важно обобщить эти модели и построить единую концептуальную модель распределенной базы данных, не определяя пока серверы базы данных для хранения конкретных объектов, и провести нормализацию этой модели.
Использование нисходящего подхода к проектированию усложняет этот процесс за счет необходимости интеграции концептуальных моделей предметной области в представлениях разных пользователей. Если же применяется восходящий подход к проектированию, то процесса интеграции концептуальных моделей можно избежать в связи с тем, что анализ атрибутов выполняется, с учетом представления всех пользователей о предметной области, и, в дальнейшем, выделить объекты для использования всеми потребителями.
После построения концептуальной модели предметной области для распределенной базы данных определяется ее логическая структура, которая показывает перечень массивов базы данных и места их хранения.
Исследования показали, что существует несколько подходов к организации хранения данных [3,7,76,87]. При относительно небольших размерах базы данных на одном сервере информационной системы может храниться вся база данных, к которой могут обращаться различные пользователи. Этот подход называется подходом с использованием метода централизации. В то же время, может использоваться метод копирования, если размеры базы данных таковы, что на каждом АРМ информационной системы может храниться вся база данных. При значительных объемах базы данных и использовании какой-либо части информации на конкретном АРМ база данных разбивается на части, состоящие из массивов, хранимых на отдельных серверах. Такой подход называется подходом с использованием метода разделения. При значительных объемах всей базы данных и использовании какой-либо части информации только в одном АРМ, а части - во многих АРМ информационной системы, база разбивается на фрагменты, состоящие из массивов, хранимых на отдельных серверах, и фрагменты, хранимые в конкретных АРМ. Такой подход называется методом дублирования.
