Содержание к диссертации
Введение 6
1 Современное состояние информационных технологий в системах управления автотранспортными предприятиями.
1.1 Задачи повышения эффективности автотранспортных предприятий. 13
1.2 Информационные технологии в управлении предприятиями оказания автотранспортных услуг. 19
1.3 Системы MRP/ERP, CSRP в решении задач управления автотранспортными предприятиями. 28
1.4 Общие проблемы применения и развития систем информационной поддержки жизненного цикла изделий, продукции и услуг в России. 43
1.5 Особенности решения транспортных задач. 46
1.6 Оперативное планирование и ситуационно-вероятностное управление перевозками автомобильным транспортом в мультиагентных системах. 52
1.7 Методы и подходы решения транспортных задач. 59
1.8 Задачи развития технического и математического обеспечения систем управления автотранспортными предприятиями. 67
Постановка задачи
Выводы. 69
2 Задачи совершенствования нормативно-правовой и организационно основы управления оказанием автотранспортных услуг.
2.1 Роль, место, особенности малого предпринимательства и его значение для экономического развитие страны. 71
2.2 Рынок автотранспортных услуг и его социально экономическое значение.
2.3 Законодательно - правовая основа экономического регулирования малого предпринимательства. 87
2.4 Состояние и задачи совершенствования организационной и нормативно-правовой основы управления автотранспортными предприятиями в регионе. 92
Выводы. 101
3 Методы и модели решения многоцелевых оптимизационных транспортных задач.
3.1 Модель выбора и распределения транспортных средств, обеспечивающая жизненный цикл технологических операций. 104
3.2 Модели выбора и распределения транспортных средств по «дискретным» технологическим операциям. 109
3.3 Выбор и распределение транспорта по «непрерывным» технологическим операциям. 124
3.4 Модель управления работой транспорта по поставке скоропортящегося сырья. 137 Выводы. 145
4 Вероятностные модели и алгоритмы управления автотранспортными перевозками.
4.1 Решение задач поиска оптимального пути в транспортной сети, с учётом неопределённости времени движения. 148
4.2 Структура подсистемы оперативного планирования и ситуационного управления перевозок грузовым транспортом. 157
4.3 Вероятностная модель оперативного планирования и ситуационного управления грузовыми перевозками. 160
4.4 Критерий оптимизации плана перевозок. 166
4.5 Планирование грузоперевозок с помощью алгоритма работы колонии муравьев. 174
Выводы. 181 Разработка математического обеспечения унифицированного программно-технического комплекса управления автотранспортными предприятиями.
5.1 Общая постановка задачи. Принципы и модели формирования структуры математического обеспечения. 183
5.2 Математическое обеспечение оптимального планирования технологических операций автотранспортного предприятия. 189
5.3 Комплекс экономико-математических моделей оптимизации планирования работ. 193
5.4 Модели и алгоритмы управления процессом реализации технологических операций. 209
5.5 Моделирование задачи составления оперативного плана развоза продукции по заказам торговых организаций по оптимальным маршрутам и часовому графику. 212
5.6 Планирования расписаний использования автотранспорта с учётом условий перевозки. 220
5.7 Модели и алгоритмы распределения транспорта по видам перевозок. 226 Выводы. 229
6 Особенности построения типовых средств интегрированной логистической поддержки
6.1 Основные задачи интегрированной логистической поддержки. 231
6.2 Структура типовых инструментальных средств. 239
6.3 Разработка моделей оптимального планирования ремонтных и профилактических работ автотранспорта. 245
6.4 Модели оптимального использования трудовых ресурсов реализации ремонтных работ. 248
Выводы. 250 Особенности реализации программно -технического комплекса управления автотранспортными предприятиями и результаты их внедрения.
7.1 Методологическая основа системного единства программно-технической платформы управления и реализации производственных процессов. 252
7.2 Унификация лингвистического обеспечения и технологии формирования распределённой информационной среды. 2
7.3 Комплексирование и особенности реализации типового программно-технического комплекса управления автотранспортными предприятиями. 264
7.4 Примеры и особенности реализации основных модулей системы управления автотранспортным предприятием. 274
7.5 Особенности программной реализации ситуационно вероятностного модуля управления перевозками. 291
7.6 Особенности внедрения разработанных средств. 294
Выводы 298
Заключение. 300
Литература. 311
Приложение: Акты внедрения. 327
Введение к работе
Актуальность проблемы. В СССР была создана мощная инфраструктура автотранспортных предприятий (АТП), в том числе и обслуживания транспорта. Она явилась основой интенсивного развития малого предпринимательства в этой сфере в нашей стране при переходе на рыночные отношения. В настоящее время созданы и достаточно успешно функционируют тысячи малых частных АТП, а также зарегистрировано большое количество индивидуальных предпринимателей. В их собственности в Воронежской области в 2005 году находилось более 10 тысяч автомобилей. На их долю приходилось не менее 30% грузовых и пассажирских перевозок. Процесс вытеснения государственных предприятий с каждым годом увеличивается. Несмотря на наличие в регионе законодательных и исполнительных органов управления, малый бизнес в данной сфере развивается на региональном уровне в основном «стихийно». В результате государство теряет огромные финансовые средства за счет невыплаты налогов, так как основная часть предпринимателей предпочитает заниматься нелегальным бизнесом или выплачивать лишь «символическую» сумму налогов. Федеральные и региональные органы не уделяют достаточного внимания развитию данного направления малого бизнеса. В то же время, именно эта сфера может и. должна стать основой социально-экономического развития страны. Необходимо привести нормативно-законодательную и организационную базу в соответствие с современными требованиями, особенностями социально-экономических структур регионов, гармонизировать интересы государства и предпринимателей, уменьшить налоги, усилить уголовную ответственность за негативные проявления, мешающие нормальному функционированию малых предприятий и индивидуальных предпринимателей.
Одной из наиболее актуальных задач является создание в регионах единой информационной транспортной системы (ИТС) управления и автоматизации всех этапов жизненного цикла (ЖЦ) оказания транспортных услуг. Она обеспечит сбор, обработку, проведение анализа, хранение и предоставление данных обо всех процессах - от регистрации предприятий и индивидуальных предпринимателей и аудита результатов их работы до уплаты налогов в реальном времени. Таким образом, будет обеспечена прозрачность бизнеса и его вывод из теневой экономики. Доступность и достоверность актуализированной информации позволит принимать оперативные решения по борьбе с негативными явлениями.
Базовыми компонентами такой системы могут являться средства информационной поддержки (ИП) АТП и ИТС. Они призваны обеспечить эффективные, комфортные и безопасные условия всем участникам движения, в том числе и при перевозке пассажиров и грузов.
Современные средства ИП АТП базируются на элементах САЕ (Computer Aided Engineering), CAD (Computer Aided Design), CAM (Computer Aided Manufacturing), MRP (Manufacture Resource Planning), ERP (Enterprise Resource Planning), CSRP (Customer Synchronized Resources Planning) и PDM (Product Data Management) систем и их интеграции. Для более эффективного применения необходима их адаптация к конкретным условиям, развитие методов, моделей и алгоритмов оптимизации автотранспортных перевозок, в том числе с применением теоретико-вероятностных методов и экономико-математического планирования с учетом реализации технологических операций с использованием ситуационных способов в реальном времени.
В данной работе поставлена задача разработки и исследования эффективности применения типовых инструментальных средств и технического обеспечения системы управления (СУ) АТП. В ней особое внимание уделено развитию методов, моделей, алгоритмов и программ оптимизации принимаемых решений при реализации технологических процессов с использованием логистического подхода.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с региональными программами развития систем ИП АТП и ИТС управления по постановлениям главы Администрации и Законодательного собрания Воронежской области, межвузовской научно-технической программой ИТ 601 «Перспективные информационные технологии в высшей школе» и научному направлению Воронежской государственной лесотехнической академии (ВГЛТА) -«Разработка средств автоматизации управления и проектирования (в промышленности)».
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка и исследование типовых инструментальных средств и технического обеспечения СУ АТГТ и эффективности их применения.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:
- провести анализ состояния и определить направления развития методов, моделей и алгоритмов оптимизации принятия решений в задачах управления процессами АТГТ;
- определить задачи совершенствования нормативно-правовой и организационной основы управления малого предпринимательства оказания автотранспортных услуг;
- обосновать методологический и теоретический подходы к развитию методов, моделей и алгоритмов оптимизации принятия решений в СУ АТП;
- разработать математическое обеспечение решения многоцелевых оптимизационных транспортных задач (ТЗ), вероятностные модели и алгоритмы управления автотранспортными перевозками, экономико-математического планирования и оперативной реализации технологических операций (ТО) с учётом требуемого графика и оптимизации маршрутов доставки;
- определить особенности формирования и разработать типовые элементы средств интегрированной логистической поддержки (ИЛП) АТП;
- обосновать принципы и методику формирования типовой единой лингвистической, информационной и технической среды СУ АТП;
- провести исследование эффективности типовых инструментальных и технических средств СУ АТП и разработать методическое обеспечение их рационального применения;
- внедрить разработанные инструментальные и технические средства. Методы исследования основываются на системном анализе, теории управления, теории множеств, методах оптимизации, аппарате вычислительной математики, прикладной статистики, а также имитационном, структурном и параметрическом моделировании, экспертных оценках, на экспериментальных исследованиях.
Научная новизна. В диссертации получены следующие основные результаты, характеризующиеся научной новизной:
- определены направления развития инструментальных и технических средств и совершенствования нормативно-правовой и организационной основы СУ АТП, обеспечивающие оказание более полного набора услуг и повышение их качества, отличающиеся учетом закономерностей рыночных отношений, тенденций их развития и уровня социально-экономического развития экономики региона и универсальностью;
- развитие методов принятия решений на основе предложенных моделей и алгоритмов многоцелевой оптимизации автотранспортных перевозок, экономико-математического планирования и оперативной реализации технологических операций с учётом требуемого графика и оптимизации маршрутов доставки, отличительной чертой которых является более адекватное описание процессов ЖЦ оказания услуг с их взаимодействием с внешней средой на основе ситуационного подхода;
- вероятностные методы, математические модели и алгоритмы оптимизации автотранспортных перевозок, отличающиеся учетом условий неопределённости времени движения, поиска рациональных маршрутов на основе предложенного критерия максимальной доходности в реальном времени и использования ситуационного метода;
- принципы построения, архитектура и методика формирования единой лингвистической, информационной и технической среды распределенной обработки данных, обеспечивающей унификацию основных базовых программных и аппаратных элементов, внешнюю и внутреннюю интеграцию, возможность применения на всех этапах ЖЦ управления и отличающиеся высокой эффективностью решения задач управления в реальном времени; - типовые инструментальные средства принятия решений, базирующиеся на едином ситуационном методе управления и отличающиеся применением оптимальных решений в диалоговом режиме в реальном времени со снижением стоимости их реализации;
- методика рационального применения программно-технического комплекса управления АТП.
Достоверность научных результатов. Научные положения, теоретические выводы и практически рекомендации, включенные в диссертацию, обоснованы математическими доказательствами. Они подтверждены результатами успешного внедрения разработанных средств для управления АТП.
Практическая значимость и результаты внедрения. Практическая ценность работы заключается в использовании предложенных методов, математических моделей и алгоритмов для разработки инструментального обеспечения и других средств базовой системы ИП управления АТП, объединенных в программно-технический комплекс, который интегрирован в единую вычислительную сеть. Разработанные средства являются базовым унифицированным звеном управления автомобильным транспортом региона.
Предложенные решения носят универсальный характер. Они положены в основу плана мероприятий по реализации программы разработки региональной ИТС (РИТС), как основы создания единого информационного пространства Министерства транспорта (МТ) РФ и единой методологии формирования аппаратно-программной платформы, принципов внутренней и внешней интеграции, унификации методов сбора, систематизации, обработки и представления данных и доступа к информации.
Разработанные базовые инструментальные средства и технический комплекс СУ АТП внедрен в ЗАО «ЛОТ». Результаты работы использованы при создании РИТС. Получен годовой экономический эффект в несколько миллионов рублей, подтвержденный актами внедрения.
Предложенные методические, математические и программные средства управления явились основой создания электронных обучающих программно аппаратных комплексов на основе ПЭВМ. Они внедрены в учебный процесс ВГЛТА и применяются при проведении всех видов занятий.
Основные предложения и выводы работы использованы для подготовки текущих и долгосрочных программ развития систем ИП АТП и ИТС Воронежской области.
Выносятся на защиту:
- методы, модели и алгоритмы многоцелевых оптимизационных транспортных задач;
- вероятностные модели и алгоритмы управления автотранспортными перевозками;
- математическое обеспечение унифицированного программно-технического комплекса управления автотранспортным предприятием;
- результаты создания и внедрения унифицированного программно-технического комплекса управления автотранспортными предприятиями.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на ежегодных научных конференциях ВГЛТА, на совещаниях Администрации и Законодательного собрания Воронежской области. Автор выступал с докладами на всероссийских конференциях «Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах» (Воронеж, 2001, 2002, 2005), международной научной конференции «Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий» (Москва, 2002), VII всероссийской научно-технической конференции «Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического моделирования» (Тамбов, 2004), всероссийской научно-практической конференции «Экономическое прогнозирование: модели и методы - 2004» (Воронеж, 2004), всероссийской научно-практической конференции «Системное моделирование и высокие технологии» (Воронеж, 2004), 5 и 6 международных конференциях «Кибернетика и технологии XXI века» (Воронеж, 2004, 2005), международных научных конференциях «Математические методы в технике и технологии - ММТТ-18 и ММТ-19» (Казань, 2005; Воронеж, 2006), всероссийских научно-технических конференциях «Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического моделирования» (Тамбов, 2005, 2006), российских научно-технических конференциях «Информационные технологии» (Воронеж, 2005 - 2007), «Теория конфликтов и ее приложение» (Воронеж, 2006).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 58 работ, включая 3 монографии и учебное пособие, 22 статьи в изданиях, определенных ВАК, общим объемом 1179 страниц (лично автором выполнены 833 страницы).
Личный вклад автора в работах, опубликованных в соавторстве, заключается в определении целей и задач работы, разработке моделей и алгоритмов, в выполнении научно-технических исследований и анализе их результатов, в разработке основных элементов информационной СУ АТП и ее внедрении.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы и приложения. Общее количество страниц диссертации 332, в том числе 292 страницы машинописного текста, 26 рисунков, 7 таблиц и 1 приложение. Библиография включает 230 наименований.
