Содержание к диссертации
Введение
1. Системный анализ современного состояния, перспектив, задач и путей совершенствования и развития федеральной почтовой связи России 19
1.1. Анализ современного состояния, структуры, организации и управления системой почтовой связи России 19
1.2. Аналитический обзор существующего состояния и тенденций
автоматизации процессов в системах почтовой связи 29
1 -3. Постановка задач исследования диссертационной работы 45
Выводы 60
2. Теория системного анализа и управления в многоуровневых иерархических системах почтовой связи 62
64 71
2.1. Системное описание функционирования и управления системами почтовой связи
2.2. Системное описание структуры, функций и процессов многоуровневых иерархических систем почтовой связи
2.3. Модели структурного описания производственной системы и технологии обработки объектов систем почтовой связи 92
2.4. Методология и процедуры решения задач параметрической и структурной оптимизации систем почтовой связи 101
2.5. Информационное обеспечение процессов управления автоматизированного сортировочного центра 114 Выводы 117
3. Системное описание и анализ функционирования автоматизированных систем почтовой связи на основе теории массового обслуживания 120
3.1.. Системное описание потоков, подсистем и показателей функционирования систем почтовой связи 121
3.2. Математические модели описания процессов функционирования РМ 139
3 .3. Модели функционирования производственных систем почтовой связи 155
3.4.Имитационные модели анализа функционирования подсистем СПС 159
Выводы 177
4. Методы и алгоритмы структурной и параметрической оптимизации систем почтовой связи 180
4.1. Системный анализ задач структурной оптимизации систем почтовой связи 182
4.2. Методы и алгоритмы многоальтернативной оптимизации систем почтовой связи 194
4.3. Сходимость алгоритмов решения оптимизационных задач для дихотомических и аналитических методов 210
4.4. Процедуры решения задач оптимизации с дихотомическими и аналитическими алгоритмами 222 Выводы 227
5. Системный анализ и оптимизация при проектировании, реализации и эксплуатации автоматизированных производств систем почтовой связи 229
5.1. Системное описание процессов проектирования, реализации и эксплуатации АП СПС 229
5.2. Системная оптимизация при проектировании автоматизированных производств и систем почтовой связи 236
53, Системный анализ и оптимизация процессов реализации автоматизированных производств систем почтовой связи 240
5.4. Структурно-параметрическая оптимизация технического обслуживания АП СПС на этапе эксплуатации 247
5.5. Анализ эффективности процессов проектирования, реализации и эксплуатации СПС с использованием имитационных моделей 254 Выводы 263
6. Системный анализ, планирование и управление транспортно-сортировочными процессами в автоматизированных системах почтовой связи 268
6. 1 Анализ функционирования типовых автоматизированных подсистем систем почтовой связи 269
6.2, Анализ функционирования системы автоматической обработки почтовой корреспонденции в узловом предприятии почтовой связи 295
63. Системный анализ, оптимизация и управление макрологистическими транспортно-сортировочными процессами в системах почтовой связи 313
6.4. Системный анализ и управление микрологистическимй процессами обработки почтовых отправлений в АП СПС 323
Выводы 328
7. Разработка информационного, алгоритмического и программного обеспечения для систем почтовой связи 332
7.1. Разработка пакета прикладных программ «Имитационное моделирование сложных систем массового обслуживания» 332
7.2. Краткое описание программного и информационного обеспечения, структуры баз данных «Информационно-вычислительный комплекс «Транспортная логистика» 336
7-3- Разработка структуры, аппаратного, информационного и программного обеспечения программно-аппаратных средств «АИСИДМ» 340
Выводы 351
Заключение 354
Список использованных источников 356
- Анализ современного состояния, структуры, организации и управления системой почтовой связи России
- Системное описание функционирования и управления системами почтовой связи
- Системное описание потоков, подсистем и показателей функционирования систем почтовой связи
- Системный анализ задач структурной оптимизации систем почтовой связи
Введение к работе
Актуальность проблемы. Почтовая связь России, благодаря разветвленной сети учреждений связи, а их более 42000 единиц, большому разнообразию предоставляемых услуг и доступности пользования ими, является наиболее распространенным и массовым средством связи, действующим на территории Российской Федерации.
Функционирование и управление системой почтовой связи (СПС) с учетом её разветвленной структуры, функций, особенностей организации и управления, решение задач реструктуризации (реорганизации) СПСЭ принимая во внимание рыночную экономику страны, представляет собой чрезвычайно сложную совокупность проблем, которая должна решаться с учетом мировых тенденций глобализации и либерализации рынка почтовых услуг, а также массового распространения информационных технологий в почте как одной из составляющих развития отечественной модели «информационного» общества.
Комплексное решение сформулированных проблем, которое должно определять необходимые пути, задачи и конкретные мероприятия для совершенствования, развития и повышения эффективности функционирования систем почтовой связи, невозможно без разработки соответствующих теоретических основ функционирования СПС, их системного анализа, параметрической и структурной оптимизации и управления.
Вопросами разработки теоретических основ СПС занимаются ученые и коллективы специалистов многих стран, в том числе и России. Следует отметить, что в теории почтовой связи и ее практических приложениях накоплен определенный материал, который служит обоснованием того, что почта во всем мире, включая и Россию, занимает одно из основных мест в системе информационного обеспечения общества. Среди ученых, занимающихся теоретическими проблемами почтовой связи, нельзя не отметить такие имена как И.А. Мамзелев, СМ. Хлытчиев, В.А. Мицкевич, В.М. Лившиц, В ЛХ Соколов и ряд других российских ученых и зарубежных специалистов.
Однако развитие теории СПС продолжается и будет продолжаться в связи с появлением качественно новых задач, технических средств почтовой связи и технологического оборудования.
Необходимость совершенствования теории СПС сформулирована в основополагающих документах, определяющих развитие отрасли, — «Программе развития почтовой связи Российской Федерации на 1994 - 2005 годы», принятой Постановлением Правительства РФ от 6 июня 1994 г. № 804, и Концепции реструктуризации организаций Федеральной почтовой связи (Распоряжение Правительства РФ от 28 июня 2002 г. № 885-р) и подтверждается решениями ряда крупнейших форумов по развитию почтовой связи в России. Основными целями, сформулированными в приведенных документах, являются разработка комплекса научно-исследовательских, производственных, социально-экономических, организационно-хозяйственных мероприятий в области почтовой связи в новых экономических условиях и обеспечение в этой связи решения следующих задач:
совершенствование организационной структуры отрасли и ее сети,
включая автоматизацию производственных процессов, информатизацию и
электронизацию управления отраслью;
разработка перспективных мер по повышению уровня развития почтовой связи и качества предоставляемых услуг на основе нового проектирования, строительства, технического перевооружения и реконструкции объектов почтовой связи, внедрения современных средств механизации, автоматизации и электронизации, логистики и системы транспортных связей и средств, совершенствования процессов их эксплуатации;
развитие научного обеспечения почтовой связи, совершенствование научно-технической базы и проведение перспективных НИОКР, позволяющих решать задачи по реструктуризации отрасли, перспективным направлениям технического прогресса, автоматизации и информатизации производственных процессов обработки почтовых отправлений.
Цель работы. Целью диссертационной работы является развитие методологии и создание теоретических основ системного анализа, планирования, параметрической и структурной оптимизации и управления сложными иерархическими, многоуровневыми территориально-распределенными системами почтовой связи, разработка методологических подходов по автоматизации основных процессов почтовой обработки и управления, новых методов и программных средств имитационного моделирования СПС, внедрение разработок в практику работы почтовой связи.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные научные задачи:
разработать методологические принципы и математические методы построения системных моделей СПС с учетом ее реальной структуры, процессов и характеристик функционирования;
уточнить и развить с современных позиций теорию системного анализа, планирования, управления функционированием и эксплуатации автоматизированных СПС;
обеспечить формализованное описание функционирования и задач
управления СПС в классе многоуровневых иерархических систем;
описать функционирование СПС на основе теории массового обслуживания применительно к реальпым характеристикам потоков почтовых отправлений и их обслуживания в неавтоматизированных и автоматизированных СПС;
построить комплексные математические модели функционирования автоматизированных систем и их подсистем, используемых для обработки почтовых отправлений, позволяющих на их основе решать задачи проектирования, реализации и эксплуатации СПС, в том числе автоматизированных производственных систем почтовой связи (АП СПС) и их подсистем;
* развить методологию, методы и разработать модели обеспечения показателей функционирования автоматизированных систем обработки почтовых отправлений на этапах проектирования, реализации и эксплуатации;
10 провести системный анализ и унификацию задач проектирования, реализации и эксплуатации СПС и алгоритмов их решения, модифицировать существующие и разработать новые аналитические алгоритмы булевой, дискретной и целочисленной оптимизации, позволяющие обеспечить их адекватное применение при планировании, параметрическом и структурном синтезе и управлении СПС;
разработать типовые задачи системного анализа, планирования, параметрической и структурной оптимизации и управления СПС и их подсистем;
сформулировать и дать решения для комплекса практических задач планирования, управления и диспетчеризации процессов для микро- и макро-транспортно-распределительных систем логистиіш в неавтоматизированных и автоматизированных СПС;
систематизировать информационное описание и разработать прикладные программные средства для построения систем имитационного моделирования СПС, решения практических задач анализа, планирования, диспетчеризации и управления СПС;
разработать рекомендации и предложения и обеспечить их внедрение в практику работы отдельных СПС или их использование для перспективных решений в различных областях СПС, включая АП СПС,
Объектом исследования являются: системы почтовой связи, включающие в свой состав производственные системы (отделения, узлы, автоматизированные сортировочные центры и другие предприятия связи) и их подсистемы (автоматическое и автоматизированное технологическое оборудование, системы контроля и диагностики и др.), микро- и макрологистические системы, автоматизированные информационно-управляющие системы, почтовые отправления и технологии их обработки.
Предметом исследования являются: структура, функции, процессы и эффективность функционирования многоуровневых иерархических пространственно-распределенных неавтоматизированных и автоматизированных СПС,
Методы исследования. В работе применялись теоретические и экспериментальные методы исследования.
Теоретические методы исследования основаны на использовании методов теории анализа СПС, методологии системного анализа и управления сложными иерархическими многоуровневыми системами, теории массового обслуживания, теории анализа и синтеза сложных динамических систем автоматизированного управления, теории проектирования, реализации, производства и эксплуатации технических систем, неклассической теории дискретной оптимизации, теории динамического управления сложными организационными автоматизированными системами, теории решений и математической статистики.
При создании компьютерных моделей и имитационных систем использовались методы математического, физического и компьютерного моделирования, теория графов и теория множеств.
Экспериментальные методы исследования проводились по действующим методикам и стандартам, обработка данных проводилась методами математической статистики.
Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов и выводов подтверждены сопоставлением результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными путем моделирования или натурных испытаний, с последующим внедрением разработанных методов и средств в исследовательскую практику и производство-Математические модели и алгоритмы, предложенные в работе, базируются на фундаментальных положениях теории системного анализа и управления, теории вероятностей, теории массового обслуживания и математической статистики, хорошо согласованы с современными научными представлениями и данными, полученными из отечественных и зарубежных информационных фондов, а также подтверждаются собственными оригинальными исследованиями и их представительным обсуждением по публикациям в научньж изданиях и выступлениям на международном уровне.
12 Основные технические решения внедрены и внедряются в производство. Научная новизна работы заключается в следующем,
На основе комплексного анализа современного состояния СПС, проблем их совершенствования и развития сформулирован новый методологический подход к задачам системного анализа, планирования, структурной и параметрической оптимизации, синтеза и управления, базирующийся на современных методах исследования СПС.
Предложено системное описание функционирования, оптимизации и управления СПС в классе многоуровневых иерархических систем с произвольным числом уровней иерархии, на основе которого определены требования к характеристикам и параметрам СПС, показателям эффективности и ограничениям каждого уровня иерархии, обеспечивающие сходимость решаемых задач к экстремуму,
Созданы типовые модели описания СПС и их подсистем на основе теории массового обслуживания, учитывающие;
сложную организационную структуру СПС, обладающую последова
тельными, последовательно-параллельными и обратными взаимосвязями меж
ду подсистемами;
особенности описания функций преобразования потоков для подсистем неавтоматизированных и автоматизированных СПС;
конечную надежность функционирования подсистем СПС;
наличие сложной операционной технологии обработки почтовых отправлений в рамках отделений и узлов связи и автоматизированных СПС;
транспортно-логистические процессы, связанные с необходимостью включения операций транспортирования, которые составляют единое целое с маршрутно-операционной технологией обработки почты.
Это обеспечивает их применимость к широкому классу реальных задач функционирования СПС, процессы в которых отличаются от пуассоновских, марковских, полумарковских и других классических вероятностных распределений.
Модифицированы существующие и разработаны новые алгоритмы параметрической и структурной оптимизации на основе аналитических алгоритмов и систематизированы дихотомические алгоритмы для решения задач оптимизации СПС, в том числе базирующихся на неклассических методах «градиента» в области дискретных, целочисленных и булевых переменных.
Разработаны системные модели, сформулированы и решены обобщенные задачи обеспечения показателей функционирования СПС, АП СПС, АТО и их подсистем на этапах их проектирования, реализации и эксплуатации, в том числе:
системное описание процессов проектирования, реализации и эксплуатации АП СПС;
модели автоматизированных производственных систем и технологического оборудования СПС;
системная оптимизация при проектировании автоматизированных производств и СПС;
системный анализ и оптимизация процессов реализации АП СПС;
структурно-параметрическая оптимизация технического обслуживания АП СПС на этапе эксплуатации;
анализ эффективности процессов проектирования, реализации и эксплуатации СПС с использованием имитационных моделей.
Сформулированы и решены типовые задачи анализа, планирования, структурной и параметрической оптимизации и управления процессами функционирования СПС, позволяющие решать комплекс разнообразных задач проектирования, реализации и эксплуатации новых, модернизации и реконструкции существующих СПС и АП СПС для обеспечения реструктуризации СПС России,
Предложен новый подход к реализации сложных имитационных моделей СПС, необходимых для решения задач планирования, диспетчеризации и управления транспортно-логистическими потоками, возникающими при магистральных, зональных и городских перевозках почты, обеспечения работы
14 автоматизированных сортировочных центров, построения баз данных и информационного обмена между отделениями и узлами почтовой связи, сетью зональных автоматизированных сортировочных центров.
Основные положения, выносимые на защиту, включают в свой состав:
Новый методологический подход к задачам системного анализа, параметрической и структурной оптимизации, синтеза и управления систем почтовой связи, базирующийся на современных методах исследования СПС.
Системное описание функционирования, оптимизации и управления СПС в классе многоуровневых иерархических систем с числом уровней более двух, на основе которого определены требования к характеристикам и параметрам СПС, показателям их эффективности и ограничениям каждого уровня иерархии, обеспечивающие сходимость решаемых задач к экстремуму.
Унифицированные модели описания СПС и их подсистем на основе теории массового обслуживания, учитывающие многоуровневую иерархическую организационную структуру систем почтовой связи, обладающую последовательными, последовательно-параллельными и обратными взаимосвязями между многофункциональными и разнотипными подсистемами СПС конечной надежности.
Модифицированные и новые алгоритмы параметрической и структурной оптимизации на основе аналитических алгоритмов для решения задач оптимизации СПС, базирующихся на неклассических методах «градиента» в области дискретных, целочисленных и булевых переменных,
5. Системные модели и обобщенные задачи обеспечения показателей функционирования СПС, АП СПС, АТО и их подсистем на этапах проектирования, реализации и эксплуатации.
6. Типовые задачи системного анализа, планирования, структурной и параметрической оптимизации и управления процессами функционирования СПС, позволяющие решать комплекс разнообразных задач по проектированию, реализации, производству и эксплуатации, возникающих при реструктуризации СПС России.
7. Методология построения и использования программных средств и их информационного обеспечения при реализации сложных имитационных моделей СПС, задач планирования и диспетчеризации транспортно-логистических процессов почтового обмена и управления СПС, АП СПС и их подсистем, создании баз данных и информационного обмена между отделениями и узлами почтовой связи.
Реализация разработанных моделей и методов анализа, оптимизации, синтеза и управления СПС и ее подсистемами позволяет на 30 - 35 % повысить достоверность оценки получаемых результатов по отношению к существующим подходам и до 20 % повысить производительность и эффективность соответствующих СПСЭ что дает возможность решать соответствующие задачи реструктуризации СПС с меньшими затратами.
Личный екчад. Все результаты, составляющие основное содержание данной работы, получены автором самостоятельно. Научные результаты, полученные автором в соавторстве, отражены в литературных источниках. Программно-аппаратные средства созданы автором с коллективом разработчиков в рамках НИОКР, в которых автор являлась научным руководителем или ответственным исполнителем.
Практическая г^енностъ результатов диссертационной работы заключается в следующем:
* теоретические исследования и научные результаты работы доведены до
инженерных решений в виде программных средств, структурных схем соот
ветствующих систем или методик и алгоритмов, пригодных для практического
использования в научно-исследовательских, проектных и производственных
организациях почтовой связи;
разработаны модели, алгоритмы и формулы, предназначенные для ис
следования характеристик СПС и реализованные в виде программньк средств
на ПК, для которых разработаны соответствующие пакеты прикладных про
грамм и инструкции пользователя;
* разработаны имитационные модели и пакеты соответствующих программ, которые позволяют решать задачи исследования эффективности функционирования производственных и информационно-управляющих систем почтовой связи, миЕфо- и макрологистических и других задач.
Реадизация и внедрение работы. Результаты работы и созданные на их основе нормативно-методические материалы и пакеты прикладных программ используются на ряде предприятий и в научно-исследовательских организациях. Результаты работы внедрены: в Санкт-Петербургском центре автоматизированных информационно-технологических систем почтовой связи (ЦАИТС) и в Федеральном государственном унитарном предприятии «Научно-исследовательский институт "Рубин"».
Конкретные расчеты технологии и процессов обработки почтовой корреспонденции автоматизированного регионального сортировочного центра Санкт-Петербурга положены в основу технологических проектных решений, выполняемых автором работы в рамках проекта ФГУП «Почта России».
Полученные в диссертационной работе результаты использованы в учебном процессе СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича в ряде учебных дисциплин, в том числе «Логистика в системах почтовой связи», «Автоматизация технологических процессов и производств» и др.
Апробщия работы. Основные результаты и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях: 37-й и 39-й НТК профессорско-преподавательского состава и сотрудников ЛЭИС (Ленинград, 1984, 1986), 50-й, 52~й, 53-й, 54-й, 55-й, 56-й и 57-й НТК профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов СПб ГУТ (Санкт-Петербург, 1997, 1999, 2000, 2002, 2003, 2004, 2005), на семинаре «Реструктуризация организаций Федеральной почтовой связи» (Санкт-Петербург, 2003), на Всероссийской научной конференции «Управление и информационные технологии» (Санкт-Петербург, 2003), на Международном форуме «Новые инфокоммуникационные технологии: достижения, проблемы, перспективы» (Новосибирск, 2003), на IX Международной научно-технической конференции
17 «Современные тенденции развития транспортного машиностроения и материалов» (Пенза, 2004), на Международных семинарах в США (Вашингтон, 1991), Великобритании (Бэйлбрук, 1996), Швеции (Стокгольм, 1996 , 1998, 1999), Италии (Милан, 2002) и Чехии (Прага, 2003), на Первом международном научном конгрессе «Нейробиотелеком-2004» (Санкт-Петербург, 2004) и
ДР-
Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в
41 печатной работе: 1 монографии, 4 учебных пособиях, 36 научных статьях и материалах научно-технических конференций и конгрессов, в том числе 10 научных статей опубликованы в четырех журналах рекомендованных ВАК.
Объем и структура диссертационной работы определяются общим замыслом и логикой проведения исследований. Структурно диссертация состоит из следующих разделов:
Анализ современного состояния, структуры, организации и управления системой почтовой связи России
Система почтовой связи (СПС) представляет собой разветвленную развитую систему, действующую на территории России. В организационном отношении почтовая связь является единой системой, состоящей из почтовых узлов, предприятий связи и транспортных средств, обеспечивающих прием, обработку перевозку и доставку почтовых отправлений. Эта система объединяет Федеральную почтовую связь (ФПС) РФ и лицензированных негосударственных операторов почтовой связи, которые организованы как с участием российского, так и иностранного капитала. Государство, в лице Министерства информационных технологий и связи РФ (МС), обеспечивает управление ФПС, регулирует тарифы на универсальные услуги по приему, обработке, перевозке и доставке (вручению) письменной корреспонденции.
Современное состояние почтовой связи России
Понимание структуры, функций, особенностей организации и управления СПС, как сложной пространственно-распределенной многоуровневой иерархической системы массового обслуживания (рис. 1Л) с учетом взаимодействия ее структурных составляющих между собой и рыночного характера их функционирования, представляется особенно важным, так как позволяет определить необходимые пути, задачи и решения для совершенствования и развития ФПС России и повышения эффективности ее работы. Эти задачи сформулированы в ряде соответствующих документов, основными из которых являются:
Программа развития почтовой связи Российской Федерации на 1994-2005 годы (Постановление Правительства РФ от 6 июня 1994 года № 804);
Концепция развития рынка услуг почтовой связи до 2010 года (Протокол заседания Правительства РФ от 07.03,2003 года № 8).
Анализ данных, приведенных в «Концепции ...» [80] показывает, что для ФПС характерны:
понижение конкурентоспособности и падение рыночной доли в прибыльных и быстроразвивающихся сегментах почтового рынка России, Так,, например, рынок экспресс почты почти полностью контролируется частными компаниями DHL, TNT, UPS, FedEx и др., продолжается падение доли традиционных услуг почтовой связи. За период 1991 - 2001 годы исходящий платный обмен по письменной корреспонденции уменьшился в 4 раза, по посылкам - в 10 раз, по денежным переводам - в 3 раза, по доставке периодических изданий - в 8,5 раз. Низкое качество и недостаточная надежность Федеральной почтовой связи приводят к снижению ее доли в пересылке личной и деловой письменной корреспонденции. Объем традиционных услуг, оказываемых организациями ФПС, кроме выдачи пенсий и пособий, снижался в 1990 — 2000 годах. Темпы среднегодового снижения по отдельным видам услуг составили 13,3 % - по доставке письменной корреспонденции, 13,6 % - по почтовым переводам денежных средств, 21 % - по распространению печатных изданий и 22,1 % — по доставке посылок;
чрезвычайно низкая эффективность работы по отношению к мировым операторам почтовой связи. Так, например, объем письменной корреспонденции (количество доставленных писем и подписных печатных изданий па душу населения) в России составляет 30 единиц в год, в то время как в США он в 25 раз больше. По этому показателю Россию опережают Малайзия, Бразилия и другие страны третьего мира;
отставание по качеству и объему предоставляемых услуг по отношению к мировому рынку. Средняя скорость прохождения письменной корреспонденции в России в несколько раз ниже, чем в большинстве развитых и раз вивающихся стран. Между странами Европейского союза более 80 % письменной корреспонденции доходит до места назначения в среднем за 3 дня после отправления, между городами в Германии - более 95 % - на следующий день после отправления. В России только 77,5 % письменной корреспонденции доставляется в течение контрольного срока, который может достигать 20 дней, по Москве - около 80 % при контрольном сроке 3 дня после отправления;
потеря имиджа, что связано с неудовлетворительным положением дел в ряде отделений и узлов связи, отсутствием новых предоставляемых услуг и рядом других факторов;
снижение доходов от работы ФПС. В 2000 году в расчете на душу населения он составил немногим более 100 рублей, что приблизительно в 100 раз ниже, чем доходы европейских почтовых операторов, и в 2 - 3 раза ниже, чем доходы операторов развивающихся стран. Неблагоприятная ситуация с доходами и рентабельностью организаций федеральной почтовой связи обусловливается также и сравнительно низкими тарифами на услуги почтовой связи. При подобном уровне тарифов доходы от оказания услуг почтовой связи не могут полностью компенсировать затраты па содержание сети федеральной почтовой связи, в которую входит более 40000 объектов, обслуживающие население на всей территории страны. С другой стороны, повышение тарифов услуг почтовой связи в условиях свободного рынка может привлечь негосударственных операторов почтовой связи, конкурировать с которыми организациям ФПС в настоящее время сложно.
Системное описание функционирования и управления системами почтовой связи
Из данных подраздела 1Л следует, что система почтовой связи представляет собой развитую многоуровневую иерархическую систему массового обслуживания (рис Л Л), которая фунісционирует совместно с рядом инженерно-технических, материально-технических, энергетических, финансовых и других систем обеспечения (рис. 2Л).
При построении и описании моделей СПС будем базироваться на исходном комплексе понятий, которые харакгерны для любой технической, производственно-технологической и организационно-экономической системы обслуживания, основными из которых являются [27, 109, 181, 182]: система (рис.1 Л ирис.2Л); подсистемы - функциональные элементы системы различных уровней иерархии; операции обработки, реализуемые системой и ее подсистемами, опре деляющие преобразования количественных и качественных характеристик объектов обработки в системе; объекты обработки; входные и выходные процессы; функции преобразования, определяющие причинно-следственные связи преобразования входных процессов в выходные, реализуемые системой и ее элементами; организационная структура системы, заданная на множестве ее элементов и связей между элементами (их входных и выходных процессов); технико-экономические характеристики (параметры) системы и ее элементов, необходимые и достаточные для описания функционирования системы (элементов) в классе заданных моделей (табл. 2.1); технико-экономические показатели функционирования системы (подсистем) принятые для оценки эффективности ее работы (табл. 2.2).
Интерпретация введенных понятий системы применительно к СПС основывается на описании реальных процессов функционирования СПС и ее подсистем [98 - 101, 181, 182, 194]. Введенные понятия применительно к производственной системе (ПС), транспортной системе (ТСПС) и системе управления СПС (СУПС)Э системам обеспечения (СО СПС), системе рынка почтовых продуктов и услуг (СРППУ) и другим элементам СПС приведены в Приложении 2.1. В табл, 23 приведены элементы СУПС, входящие в состав системы управления ФПС различных уровней иерархии.
На основе анализа, проведенного в настоящем подразделе и Приложении 2.1, можно резюмировать следующее: функционирование СПС? ее подсистем и систем обеспечения может быть описано в классе систем массового обслуживания; для разработки моделей СПС, систем обеспечения и их подсистем, как систем массового обслуживания, необходимо описать подсистемы, операции и при решении задач моделирования функционирования СПС целесообразно ввести ісласс моделей (производственных, транспортных, управляющих) подсистем СПС и систем обеспечения функционирования СПС, реализующих энергетическое, материально-техническое, финансовое, инженерно-техническое и другие виды обеспечения; моделирование системы рынка почтовых продуктов и услуг и его элементов должно быть увязано с территориальными принципами распределения СПС и ее элементов, что требует учета факторов влияния на выбор оператора РППУ в зависимости от функции предпочтения клиента, зависящей от территориальной схемы действия операторов почтового рынка России.
Таким образом, анализ существующих моделей, их обобщение и развитие позволил построить комплекс непротиворечивых исходных данных, которые могут быть положены в основу разработки моделей СПС, систем обеспечения и их подсистем. Указанные задачи особенно важны для проектирования, реализации и эксплуатации АП СПС, АТО СПС и их подсистем,
Системное описание потоков, подсистем и показателей функционирования систем почтовой связи
Без анализа существующих вариантов реализации СПС различных уровней иерархии невозможно построение реальных моделей функционирования СПС. Учитывая, что настоящая работа направлена на решение задач проектирования, реализации и эксплуатации АП СПС и их подсистем различных уровней иерархии рассмотрим ряд примеров их построения, которые приведены на рис. 3.1 -рис, 3.3.
Структурная схема перспективной системы автоматизированной обработки (АО ПК) в узловом предприятии почтовой связи (базовый вариант) представлена на рис, 3.1. Указанная система позволяет автоматизировать процессы обработки ПК для зонально-узлового принципа построения СПС, основанные на широчайшем применении АП СПС и АТО. Схема обработки ПК с учетом времени транспортировки (рис. 3.2) представляет собой один из вариантов реализации АО ПК для достаточно распространенной технологии обработки. Один из вариантов построения системы кодирования ПК на основе штрих-кода, реализованный в АО ПК представлен на рис. 3.3. Ряд организационно-производственных и информационно-управляющих систем АП СПС представлен па рис, 1.4, рис. L5, рис, 2.8, рис, 2.9, в данных приложения 2.1 и раздела 6 настоящей работы, а также в других научных работах автора.
Анализ реальных СПС позволяет определить характер движения материальных потоков объектов почтовой обработки между подсистемами СПС и АП СПС (рис. 3.4). Из вышеприведенного анализа структурных схем АП СПС и работ [27, 43, 49] можно определить виды связей между подсистемами АП СПС, которые могут быть последовательными, сходящимися, расходящимися и с обратной связью. Каждый из указанных материальных потоков характерен для соответствующих видов соединений между подсистемами АП СПС, как организационно-производственной структуры СПС (рис. 3.5).
Анализ функционирования представленных АП СПС и их подсистем позволяет ввести классификацию описания потоков, необходимых для построения моделей системного функционирования СПС,
Классифицировать описание входных и выходных потоков СПС (рис. П.2Л и П.2.2) можно по ряду признаков, в число которых входят вероятностное описание (детерминированные и случайные потоки), описание во времени непрерывные и дискретные потоки), описание потоков по качественным признакам (однородные и неоднородные потоки, потоки дефектной и недефект-нон продукции и др.).
Вероятностное описание случайных потоков включает ординарные и неординарные, стационарные и нестационарные потоки, а также потоки без последействий и с последействиями.
Далее будем считать, что описание потоков продукции на входах и выходах подсистем СПС задается дискретным распределением вероятностей Л ( о Л + 0; - 0 э определяющим вероятность появления ровно і объектов за интервал времени (tuj0+t) или многомерной плотностью o)(tv.-. ,-) моментов времени t.,...j. появления объектов. При независимости моментов появления вместо многомерной плотности Q){iv...J;) будет использоваться одномерная плотность ti){i) распределения времени между объектами.
Если te. [OS], т.е. непрерывному интервалу, то поток считается непрерывным но времени, а если іє {L;k = 0,} -дискретным по времени.
Случайные потоки характерны для систем типа адаптивных АТО, «человеко-машинных» систем и систем с использованием ручного труда. Детерминированные потоки являются частным вариантом случайных потоков и характерны для АТО с регламентированным характером функционирования.
Описание потоков по качественным признакам. Потоки материальных объектов в задачах СПС целесообразно классифицировать по различным признакам, определяющим не только вероятностное описание потоков, но и объекты в потоке и их характеристики.
Различают потоки одно- и многономенклатурные (по номенклатуре объектов) для выделенного интервала времени, так как в зависимости от числа объектов в потоке в каждый момент времени могут быть потоки с одним объектом или несколькими. Последний случай характерен для транспортной передачи объектов на рабочие места (РМ) в пачках - это почтовые емкости, транспортные и технологические контейнеры. Количество объектов пачки мо жет быть детерминированным и случайным, что зависит от характера организации транспортирования изделий между подсистемами СПС. Пачка объектов может содержать объекты одинаковые и разные по наименованию.
Потоки продукции в ПС можно подразделить на потоки годных объектов, полностью соответствующих техническим условиям (ТУ), т.е. не имеющих дефектов и потоки дефектных объектов по отдельным параметрам несоответствующих ТУ, т.е. с наличием дефектов. Подобное разграничение целесообразно при анализе функционирования подсистем контроля А1Т СПС, которые выявляют дефектные объекты, разбраковывая тем самым потоки с дефектной продукцией. В идеальном случае на выходе подсистем контроля СПС поток объектов подразделяется на объекты без дефектов и с дефектами. Выделение потока годной продукции позволяет оценить потенциальный выпуск объектов, полностью соответствующих ТУ. И, наконец, объекты в потоке могут содержать дефекты одного или нескольких видов, что характерно для описания потоков в АП СПС.
Системный анализ задач структурной оптимизации систем почтовой связи
Ориентация на глобальный критерий вида (4.56) обусловлена возможной ве роятностной интерпретацией коэффициентов в рамках схемы дихотомической редукции. Выполнение преобразования (4.55) требует задания коэффициентов штрафной функции у. (?2=L/2), а преобразование (4.56) - коэффициентов значимости yh ( = 1, /]). Для того чтобы использовать единую алгоритмическую схему вычисление этих параметров будем проводить итеративно, совмещая их с имитацией опытов Ат, Поскольку на каждой итерации имитационного эксперимента реализуется исход опыта только по одной булевой переменной хтПі то и настройку ко эффициентов yf и у будем проводить только для одного индекса
Для выбора индексов предназначена процедура Q6.
Вторая особенность численного решения задач многоальтернативной агрегации состоит в построении двух типов прогностических оценок В%. Один- из них связан с использованием локальных прогностических свойств экстрехмальных моделей (w). Эти оценки названы расчетными и определяются на основе процедуры Q в автоматическом режиме. Второй тип связан с представлением задач (Д) в форме, позволяющей иметь определенные оценки, например лица принимающего решение (ЛПР). Они названы экспертными прогностическими оценками и определяются на основе процедуры Q5 в интерактивном режиме.
Третья особенность заключается в возможности вычисления по параметрам Рх и Рт, фигурирующим в алгоритмических процедурах Q]tQ6 вектора вероятностей P]=(P19.. Pl9..,3Pfj)9 введенного для количественной оценки предпочтения вариантов реализации системы. Расчет вектора предпочтений позволяет организовать в режиме диалога с ЛПР идентификацию доминирующего варианта системы s. й, наконец, четвертая особенность связана с объединением всех алгоритмических процедур, выполняемьж в автоматическом и интерактивных режимах, в человеко-машинную систему, оптимальное функционирование которой определяется условием информационного баланса. Алгоритмические процедуры fi,66 используются не для получения некоторого решения задачи (и) с заданной точностью, а для выявления с определенной надежностью вектора предпочтений Pt который затем используется ЛПР при окончательном выборе оптимального варианта системы.
Полный список алгоритмических модулей объединяется в автоматизированную процедуру. Струюурная схема автоматизированной процедуры дана на рис. 4.5, а ашчэритмические струтоуры для основных типов оптимизируюпщх моделей (/Лі, $) сведены в табл. 4.9. При определенной интерпретации структурная схема автоматизированной процедуры (рис. 4.5) с учетом исключения ряда модулей Q2 - Q5 Q? Q9 и добавления процедур аналитических алгоритмов оптимизации (раздел 4.2) может быть использована для решения задач структурной оптимизации СПС на основе аналитических алгоритмов оптимизации.
Сопоставительный анализ алгоритмических процедур дихотомической оптимизации по отношению к аналитическим алгоритмам оптимизации показывает достаточную сложность дихотомических процедур, как в структурном, так и в вычислительном отношениях.
