автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация технологических процессов производства работ на протяженных автодорожных объектах

ио - £

357

•д !

^.1 На правах рукописи

Ж:

АКИНЬШИНА ИРИНА НИКОЛАЕВНА

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ НА ПРОТЯЖЕННЫХ АВТОДОРОЖНЫХ ОБЪЕКТАХ

Специальность 05.13.06 — автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 2008

Работа выполнена в Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете)

Научный руководитель

Доктор технических наук, профессор Юрчик Петр Францевич МАДИ(ГТУ)

Официальные оппоненты Доктор технических наук, профессор

Марсов Вадим Израилевич, профессор

МАДИ(ГТУ)

Кандидат технических наук , Дзасохов Максим Николаевич, заместитель генерального директора ЗАО «ЭЛКОН-СВЛ», г.Москва

Ведущая организация: Р Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана (МГТУ им.Н.Э.Баумана), г.Москва.

Защита состоится 21 мая 2008г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д.212.126.05 при Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете) по адресу:

125319, ГСП А-47, Москва, Ленинградский пр., д.64. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ(ГТУ) Автореферат разослан 21 апреля 2008г.

Отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направлять в адрес совета института

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

Михайлова Н.В.

!

1.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 1.1. Актуальность проблемы

Организационный и технологический уровень производства работ при создании протяженных объектов различного назначения определяется в первую очередь уровнем автоматизации технологических процессов и производств, концентрацией и технологической специализацией участвующих в производстве организаций, организационной и технологической подготовкой организуемого производства, оперативно-диспетчерским управлением ходом работ.

Перечисленные мероприятия способствуют интенсификации производства, снижению затрат на проводимые работы, обеспечивая значительный экономический эффект. Однако ещё больший эффект может быть получен в результате комплексной автоматизации производства работ - при представлении процессов производства материалов и деталей, их транспортирования на объекты и организации работ по их использованию непосредственно на объектах - в виде единой цепи взаимосвязанных подсистем. Необходимость и эффективность автоматизации технологических процессов производства работ на протяженных автодорожных объектах, в том числе городских магистралях, федеральных трассах, транспортных развязках, путепроводах и т.п. не вызывает сомнения.

При этом использование методов и средств автоматизации повышает требования и к самим участникам процесса производства работ, заставляя пересмотреть устаревшие методы организации работ, стремясь к системности и эффективности частных инженерных решений, более полному использованию резервов роста технического уровня и качества работ.

Создание методов и средств автоматизации технологических процессов организации и управления работами в виде взаимосвязанного комплекса задач производства, транспортировки и использования на автодорожных объектах материалов, изделий и конструкций является актуальной задачей. Современные системы менеджмента качества для предприятий промышленного комплекса, обеспечивающих производство работ на протяженных автодорожных объектах (ПАДО) дают стратегическую цель и планирование, концентрацию усилий на наиболее существенном, уменьшение "холостых усилий", улучшение реализации целей предприятий, а также улучшение информационных потоков, снижение проблем в коммуникации, концентрацию информации, повышение наглядности административных процессов, совершенствование общего менеджмента. Переход от контроля

качества к его обеспечению возможен на основе комплексного анализа качества, выделения ключевых направлений деятельности, приоритетов и планирования целевых мероприятий. В том числе, обеспечение информационной поддержки систем менеджмента качества с применением РОМ - систем (систем управления данными о создаваемом объекте).

Такой подход позволит существенно повысить прозрачность механизма деятельности предприятий, занимающихся созданием и обслуживанием протяженных объектов, оценить его эффективность на основе показателей, связанных с транспортно-эксплуатационным состоянием сети автомобильных дорог.

В производственной деятельности повышение эффективности реально достижимо за счет внедрения систем менеджмента качества (СМК), интеграции СМК с общим менеджментом и администрированием, развитием компьютерных сетей и, в том числе, с применением СА1.3(ИПИ)-технологий (технологии информационной поддержки жизненного цикла изделий).

Указанные обстоятельства предопределяют актуальность настоящей диссертационной работы, ориентированной на решение рассматриваемой проблемы автоматизации и повышения качества единого технологического процесса производства работ на протяженных автодорожных объектах.

1.2. Цель и основные задачи исследования

Целью диссертационной работы является разработка моделей и методов автоматизации технологических процессов обеспечения и производства работ на протяженных объектах, обеспечивающих, в том числе, повышение качества объектов и позволяющих учесть взаимосвязь основных механизмов их развития в условиях многокритериальности и неопределенности ресурсных и критериальных ограничений.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- исследовать технологические процессы производства работ по созданию протяженных объектов. Осуществить функциональную декомпозицию системы производства работ по созданию протяженных объектов на взаимосвязанные подсистемы;

- разработать методику автоматизированного синтеза параметров систем производства работ (СПР) на примере ПАДО в условиях многокритериальности и неопределенности;

разработать систему и процедуру согласованного функционирования полученных функциональных подсистем;

- разработать комплекс моделей и методов выбора оптимальных параметров функциональных подсистем;

- разработать методику создания единого информационного пространства (ЕИП) для предприятий, участвующих в работах по созданию ПАДО;

- разработать методику использования систем управления данными (РОМ) о ПАДО для информационной поддержки систем менеджмента качества (СМК) ПАДО с целью повышения эффективности и качества объектов;

- реализовать разработанные методы в виде комплекса программ и разработать методику его использования.

1.3. Методы исследования

В качестве теоретической основы для создания СПР в условиях реального функционирования, многочисленных неопределенных факторов и неодинаковой степени информированности органов управления разных уровней для разработки формализованных моделей исследуемых процессов использовалась общая теория иерархических многоуровневых систем, теория нечетких множеств, теория возможностей и классический теоретико-множественный аппарат. Для решения поставленных в диссертационной работе задач использовались методы математического программирования, математической статистики, статистического моделирования, теории информации, общей теории систем.

1.4. Научная новизна

В диссертации получены и выносятся на защиту следующие основные научные результаты:

- предложена методика автоматизированного синтеза параметров СПР ПАДО в условиях многокритериальности;

- разработано формализованное описание модели технологического процесса производства работ по созданию ПАДО и проведена ее функциональная декомпозиция;

разработана методика внедрения РРМ-систем для предприятий - организаторов производства ПАДО, что позволяет существенно улучшить эффективность потока работ на протяжении всего жизненного цикла ПАДО;

- разработана структура процедурно-технологического модуля данных (МД), позволяющего установить правила проведения технического обслуживания ПАДО ресурсами виртуального предприятия (ВП);

- предложены модели и методы оптимизации параметров функциональных подсистем СПР ПАДО.

1.5. Достоверность научных положений и выводов

Обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов, изложенных в работе, обеспечивается современными математическими методами, корректно используемыми в работе при анализе и оптимизации разрабатываемых алгоритмов и систем управления, проверкой согласования результатов эквивалентных по формализации аналитических и имитационных моделей промышленных предприятий. Достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами внедрения результатов работы в ряде промышленных предприятий.

1.6. Практическая ценность работы Разработанные модели и методы и реализованные на их основе средства могут быть использованы как для синтеза параметров СПР ПАДО на этапе предварительного общесистемного проектирования протяженных автодорожных объектов так и, самое главное, на этапах организации и управления технологическим процессом производства работ по возведению подобных объектов и на стадии их эксплуатации.

Разработаны методы, модели и алгоритмы, обеспечивающие автоматизацию процессов и подпроцессов в системе производства работ (СПР) на ПАДО.

Проведена реализация и экспериментальное исследование разработанных методов и алгоритмов автоматизации технологических процессов производства работ на ПАДО.

1.7. Апробация работы Материалы и результаты диссертационной работы были изложены автором на научно-методических конференциях (20042008 г.г.), а также на заседании кафедры «Автоматизированные системы управления» МАДИ (ГТУ) (2008 г.).

2.СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ Во введении дано обоснование актуальности темы диссертации, отмечена научная новизна и практическая ценность результатов, изложено краткое содержание работы по главам.

В первой главе проведен анализ существующего положения при создании объектов дорожного строительства (ОДС). На основании анализа сделан вывод о том, что цельная общепризнанная методика автоматизации технологического процесса производства работ на подобных протяженных объектах в настоящее время отсутствует.

В настоящее время выделяют следующие основные проблемы проецирования СПР ПАДО:

- структурный синтез параметров СПР ПАДО (определение ее структуры и функциональных возможностей, обеспечиваемых её параметрами);

- разработка методов и средств регулирования поставок грузов (грузопотоков) и управления транспортировкой и распределением грузов для возведения ПАДО.

В качестве одного из важных уровней проектирования СПР ПАДО выделяют уровень процедурного или системного проектирования, когда рассматриваются и исследуются организационное и функциональное построение СПР ПАДО.

С формальных позиций проектирование СПР ПАДО следует рассматривать как совокупность двух основных задач: анализа, связанного с построением моделей изучаемых показателей качества, и синтеза, которая в свою очередь делится на задачи синтеза структуры и синтеза параметров элементов данной структуры. Наиболее широко формальные методы используются для решения задачи синтеза параметров, а средства автоматизированного проектирования могут предоставлять проектировщикам аппарат для вариации параметров или выбора оптимальных параметров, удовлетворяющих заданным требованиям.

Проведенный анализ основных этапов и задач организации технологических процессов производства работ на ОДС позволяет сделать следующие выводы:

- этап синтеза параметров ОДС является необходимым и во многом определяющим этапом технологического процесса производства работ на ПАДО;

в настоящее время, очевидно, отсутствует методика комплексной автоматизации технологического процесса производства работ на ПАДО с учетом нескольких показателей эффективности. Единственным критерием оптимизации на системном уровне является соблюдение сроков поставки грузов.

Этим обусловлена необходимость проведения следующих мероприятий:

- проведение исследований особенностей технологических процессов производства работ на ПАДО, направленных на выделение совокупности частных показателей эффективности и постановку соответствующих задач параметрической оптимизации. Такими частными критериями эффективности могут быть минимизация простоев грузов на маршрутах и строительных механизмов на участках ОДС, минимизация размеров зон промежуточного складирования (площадок для временного

хранения грузов и строительных механизмов в зоне строительства) и т.д.

разработка метода автоматизации технологического процесса производства работ на ПАДО в условиях многокритериальное™;

- построение моделей СПР ПАДО и её подсистем, адекватных с позиции каждого из предложенных частных показателей эффективности;

- создание алгоритмов и программ реализации предлагаемой процедуры многокритериальной оптимизации параметров СПР ПАДО.

Функциональным элементом СПР ПАДО называется некоторая общая система "вход-выход", реализующая одну из законченных функций технологического процесса и представляющая собой простейшую неделимую часть СПР ПАДО, из которой с помощью основных операций соединения можно получить, используя для этого другие функциональные элементы, исходную систему, т.е. СПР ПАДО, представляющую собой в свою очередь систему "вход-выход".

Введем три типа функциональных элементов СПР ПАДО, реализующих следующие функции:

- функциональный элемент регулирования потоков грузов от поставщиков, осуществляющий определение потребности в механизмах, материалах и конструкциях (формирование требований на поставку грузов с указанием сроков их поставки) и реализующий функцию управления потоком грузов:

Ен с {Ут}х{Vй}; (1)

- функциональный элемент маршрутизации, реализующий функции выбора маршрутов движения автотранспортных средств, осуществляющих доставку грузов на объект:

ЕМС{УН,УТР}Х{УТР,УД)УР}; {2)

- функциональный элемент управления производственным процессом, реализующий функции приема, распределения и использования поступивших на ОДС грузов:

Екс{Уд}х{Ур}, (3)

где Vх - заявки на грузы от ОДС;

Ур - множество грузов, распределенных по участкам

ОДС;

Vй - множество грузов, отправленных на объект;

УТР - множество распределенных по маршрутам доставки автотранспортных средств;

Vй- множество доставленных грузов.

Введем следующие обозначения:

Гис -х{У|1= 1;1М}- множество всех отправленных поставщиками грузов в СОС УГМ;

Гст=х{уД] = 1;0}- множество всех доставленных на участки ОДС грузов;

I - индекс поставщика груза;

и - индекс участка ОДС;

N - количество поставщиков грузов;

С - количество участков ОДС.

Тогда получаем: 8 с= Гис х Гст ,т.е. в терминах общей теории систем СПР ПАДО представлена в виде системы "вход-выход" (рис.1).

Система производства работ на ПАДО представляет собой совокупность производителей-поставщиков всех необходимых грузов, городскую транспортную систему, как сеть маршрутов доставки грузов автотранспортными средствами на ОДС и сам объект, как место получения доставленных грузов и их распределения по участкам ОДС.

Объект дорожного строительства, в качестве которого может рассматриваться транспортная развязка городской магистрали, имеет пространственно распределенный характер и обладает значительной протяженностью.

Так, транспортная развязка ВГМ на участке от Волгоградского проспекта до шоссе Энтузиастов протяженностью 3,2 км состоит из четырех строительных участков, причем каждый из них достаточно специфичен: линейные участки, въезды, съезды и различные их комбинации.

Учет структурных элементов при анализе ОТС-модели СПР ПАДО позволяет определить структурную модель СПР ПАДО.

Введем следующие функциональные подсистемы (ФПС):

ФПС регулирования грузовых потоков (реализуется поставщиком грузов)

: (Гнр х Гот); (4)

ФПС выбора маршрута доставки (реализуется транспортной диспетчерской)

5М:Г„р->(ГдтхГрс); (5)

ФПС управления производством работ (реализуется диспетчером ПАДО)

5К : Грс ->(ГГ|Т), (6)

Цель каздой подсистемы находится в соответствии с функциональным назначением элементов, образующих СПР ПАДО. Достижение цели связано с использованием некоторого ресурса (производительности пунктов отгрузки, пропускной способности транспортной сети на маршрутах доставки грузов и т.п.).

Эффективность использования ресурса определяет количественные характеристики достижения поставленной цели.

Система 8:ГИС->ГСТ допускает функциональную декомпозицию на последовательно соединенные ФПС: пг

еБ.Зр' сБ)&( [^Б1 =Б)&(8' Га.)]ие МФПС }, (7)

где МФПС - множество индексов ФПС СПР ПАДО; й'- оператор декомпозиции.

Рис. 1. Функциональная декомпозиция СПР ПАДО.

Таким образом, модель системы может быть представлена как совокупность моделей функциональных подсистем, адекватно описывающих поведение системы, каждая с позиций одного из показателей качества функционирования, которые могут использоваться как критерии при проектировании.

Предложена методика автоматизированного синтеза параметров СПР ПАДО, которая позволяет на основании анализа имеющихся ресурсов получить единственное сбалансированное решение из множества недоминируемых, обеспечивающее максимальную пропускную способность всей системы.

Во второй главе в качестве модели процесса принятия решений в условиях неопределенности предлагается следующая:

(80,р|к,А,М,а0),

где Эо - проблемная, с точки зрения производства работ, управленческая ситуация;

К - временные, материальные, стоимостные и прочие ресурсы, имеющиеся в распоряжении топ-менеджера (ЛПР). Одновременно указаны ограничения на использование ресурсов;

А=(а1,а2,...,ам) - множество альтернативных вариантов управленческих решений, причем каждый из вариантов является совокупностью параметров и может быть представлен в виде точки Х| и/или подобласти 0(Х|) параметрического пространства системы X с центром в X,;

М (во,А,К) - критерий (функция) выбора, представляющий собой формальное описание предпочтений ЛПР для множества принимаемых решений. Выражается в виде свертки множества целей;

К=(К1,К2,...,Кг) - множество целей, преследуемых при принятии решений, для устранения проблемной ситуации;

а0 - это наилучшее управленческое решение, которое может быть получено с точностью до подобласти 0(а°). Наличие подобласти определяется нечеткостью исходных условий ЛПР и самого процесса бескризисного управления предприятием, включая способы и точность оценки показателей эффективности системы, и нечеткостью представлений топ-менеджера.

Цель представляет собой точку Р' и/или подобласть Е(Р) критериального пространства системы О. Такая подобласть с одной стороны, отражает неопределенность характеристик целей, а с другой стороны, учитывает тот факт, что представление предлагаемого решения в виде подобласти параметрического пространства ведет к размыванию оценок такого решения в критериальном пространстве

к:=ЕН, к|бК;

рЦф^.....о.

где т - размерность критериального пространства.

Возникновение неопределенности в ситуациях выбора и принятия решений характеризуется двумя аспектами:

1. следствием неизвестности, связанной с незнанием человеком точных значений характеристик объекта строительства, что выражается в виде нечеткой оценки (распределение возможностей);

2. следствием неизвестности, связанной с появлением или не появлением некоторого состояния объекта (распределение вероятностей).

Возможность характеризует внутренние свойства объекта в отличие от вероятности, которая отражает следствия внешних факторов.

Рис.2 Структура системы иерархически согласованных моделей принятия решений.

Комплексный подход к управлению промышленным предприятием с использованием теории нечетких множеств позволяет выявить "узкие" места процесса принятия решений и предложить мероприятия по их устранению.

В диссертации проводится анализ подходов к описанию задач принятия решений (теоретико-множественного,

многокритериального и др.). Неопределенность информации о степени точности знаний складывается из случайности (вероятная неопределенность) и нечеткости (возможная неопределенность). Вероятную неопределенность принято оценивать при помощи энтропийного коэффициента. Для измерения возможностной неопределенности также желательно использовать энтропию.

Для системы в целом модель принятия решения представлена в виде многокритериальной задачи:

extr F(X) = extr^X), F2(X).....Fm(X)); В : T(X)èO,

XgB XêB

где X - вектор искомого управленческого решения, т.е. точка в параметрическом пространстве системы X (возможно нечеткое множество);

Fi(X), ¡=1,2,...,m - частный критерий управления системы; множество F={FJ представляет собой систему частных критериев, через которую раскрыт глобальный критерий управления;

{Т((Х)}, £=1,2,.....к - совокупность ограничений,

устанавливающих допустимую область В возможных изменений решения.

Применение математического аппарата теории нечетких множеств позволяет учесть неопределенность и нечеткость в ходе всего процесса многокритериальной оптимизации.

Частные критерии имеют различную физическую природу и, как следствие, различную размерность и различные требования к поиску экстремума. В таких условиях иногда желательно придать критериям нормализованный вид. В диссертации рассмотрены некоторые способы нормализации, необходимые в задачах принятия решений на различных этапах жизненного цикла предприятия.

Формальным решением многокритериальной задачи принятия решений является выделение множества Парето оптимальных решений.

Отметим, что выделение интегрального показателя качества нечеткого решения позволяет с единых позиций рассматривать весь процесс принятия решений и провести адаптацию методов теории принятия решений к нечетким постановкам.

В третьей главе рассматриваются ИПИ - технологии и PDM-системы в информационной поддержке (ИП) систем управления (менеджмента) качеством протяженных автодорожных объектов.

Одно из основных требований к системе менеджмента качества (СМК) в стандартах - обеспечение ресурсов и информации, необходимых для поддержки процессов, составляющих СМК, и их мониторинг. Основой применения информационного обеспечения СМК, является использование концепции, стратегии и технологий CALS (или ИПИ) - технологий.

Поскольку СМК тесно увязана со всей управленческой инфраструктурой предприятия или группы предприятий, задействованных при создании автодорожного объекта, для информационного обеспечения (ИО) следует использовать, по возможности, все имеющиеся компьютерные системы. Для решения задач ИП СМК для одних наилучшим образом подойдут РОМ-

системы, для других АСУТП, для третьих - системы класса ERP и т.

PDM-система должна применяться для информационного обеспечения различных групп процессов предприятия, так или иначе имеющих отношение к СМК. В эти группы входят процессы: ЖЦ продукции, управленческие, обеспечения ресурсами, измерения и внутренние СМК.

Среди ИПИ - технологий интеграции данных об изделии (ПАДО) ключевой является технология управления данными об изделии (Product Data Management - PDM). PDM - технология предназначена для управления всеми данными об изделии и информационными процессами ЖЦ изделия (объекта).

Данные об изделии представляют собой всю информацию о создаваемом объекте в течение его ЖЦ в электронном виде. Они включают в себя: состав и структуру изделия, геометрические данные, чертежи, планы проектирования и производства, спецификации, нормативные документы, результаты анализа, корреспонденцию и многое другое.

Информационные процессы являются процессами ЖЦ изделия, создающими или использующими данные о нем. Примером служит формальная процедура изменения объекта. Совокупность информационных процессов представляет собой документооборот, происходящий в течение ЖЦ изделия. Естественно, документооборот, управляемый PDM - системой, является электронным документооборотом.

При решении глобальной задачи ИПИ - технологий -повышения эффективности управления информацией об изделии -роль PDM - технологии состоит в том, чтобы сделать информационные процессы максимально прозрачными и управляемыми. Основным методом, применяемым для этого, является повышение доступности данных для всех участников ЖЦ изделия, что требует интеграции данных об изделии в логически единую информационную модель.

Существует много задач, решаемых с помощью PDM -технологии, среди которых можно выделить наиболее распространенные:

- построение системы качества продукции на предприятии согласно международным стандартам серии 180 9000;

- создание ЕИП для всех подразделений предприятия;

- автоматизация управления конфигурацией изделия;

- создание электронного архива чертежей и прочей технической документации (наиболее простой способ применения PDM - технологии).

Идея контролировать все данные об изделии и информационные процессы его ЖЦ не нова. На самом деле, она существует уже на протяжении многих лет. Однако в последнее время возможности промышленности по ее реализации значительно увеличились в связи с появлением широкого спектра новых информационных, коммуникационных и организационных технологий и подходов, упрощающих совместную работу участников ЖЦ и повышающих эффективность управления информационными ресурсами предприятия.

При решении глобальной проблемы CALS - технологий -повышения эффективности управления информацией об изделии -основная задача PDM - технологии состоит в том, чтобы сделать информационные процессы максимально прозрачными и управляемыми. Основной метод, применяемый для этого -повышение доступности данных для всех участников ЖЦ изделия, что требует интеграции всех данных об изделии в логически единую информационную модель.

Возможность PDM - технологии отслеживать, моделировать выполняемые процессы и задавать рабочие процедуры и контролировать их выполнение в автоматизированном режиме особенно ценна при построении и сертификации системы качества в соответствии со стандартами серии ISO 9000.

Процесс внедрения ИПИ - технологий на конкретном автодорожном предприятии (в автодорожной отрасли или группе автодорожных предприятий) должен привести к созданию единого информационного пространства для этого объединения.

Материальное воплощение единого информационного пространства (ЕИП) - интегрированная информационная система (ИИС) - объединяет системы, автоматизирующие отдельные этапы ЖЦ: систему управления маркетингом; САПР; АСТПП; систему управления качеством; АСУП; другие системы.

В настоящее время (в отличие от советского) не существует общепринятой и утвержденной методики проектирования информационных систем, основанной на ГОСТах.

Приведенная методика разработана на основе особенностей ИПИ - технологий и существующего практического опыта.

Главные принципы рассматриваемой методики:

1. Внедрение PDM-системы классифицируется как индустриальное типовое проектирование интегрированной информационной среды (интегрированной системы поддержки ЖЦ изделия) предприятия (или более крупной структуры).

2. Основой информационной структуры является интегрированная информационная модель изделия (ИМИ) на основе ISO 10303 (STEP).

3. Гибкая структура ИМИ позволяет добавлять свойства и представления изделия в виде типов объектов и документов в любой момент, что дает возможность включать в нее объекты по мере интеграции отдельных этапов и задач.

4. Противоречивые требования интегрированной модели данных, а также недостаток средств, времени и опыта работы сотрудников предприятия в ИИС определили двухфазную методику внедрения:

предварительное обследование объекта автоматизации (процессов ЖЦ, реализуемых в данной производственной структуре) и разработка архитектуры ИМИ и стратегии внедрения ИПИ -технологии;

последовательная автоматизация и интеграция отдельных этапов или комплексов задач в ЕИП.

5. Вторая фаза внедрения ИПИ технологий состоит из последовательности частных проектов автоматизации отдельных процессов. При этом используются прикладные системы (например, САПР или АСТПП), которые применяются для создания, изменения и обработки данных об изделии на этапе, и PDM - система, обеспечивающая управление данными и процессами.

6. Каждый частный проект включает «полную» автоматизацию процесса обеспечивает перевод в электронный вид всех документов, автоматизацию выполнения работ через подсистему управления (workflow) и подготовку сотрудников для работы в ней.

7. Все частные проекты заканчиваются передачей в промышленную эксплуатацию законченной части этапа ЖЦ объекта и (при необходимости) корректировкой архитектуры и стратегии внедрения ЕИП - единого информационного пространства.

Исполнитель 3 Исполнитель Г

Рис.3 Целеориентированный процесс.

В четвертой главе решается задача разработки программного обеспечения для синтеза параметров СПР ПАДО на основе теоретических положений, полученных в предыдущих главах диссертации. Приводится методика использования программного обеспечения, разработанная на основе опыта его применения.

В заключении представлены основные выводы и результаты работы.

Приложения содержат документы об использовании результатов работы.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 6 печатных работ, которые приведены в списке публикаций.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Ранние этапы проектирования ПАДО рассмотрены как процесс принятия решений в условиях неопределенности и нечеткости исходной проектной информации. Рассмотрена содержательная интерпретация модели процесса принятия решений применительно к СПР ПАДО.

2. Процесс синтеза параметров СПР ПАДО рассмотрен как процесс принятия решений. Обоснована актуальность проведения исследований в области разработки методики многокритериального синтеза параметров СПР ПАДО, а также моделей и методов выбора параметров СПР ПАДО.

3. Построена модель функционирования СПР ПАДО, учитывающая основные механизмы доставки грузов в системе, такие как выбор маршрутов доставки грузов, прием и распределение поступивших на ПАДО грузов, регулирование грузовых транспортных потоков от поставщиков к ПАДО. Проведена функциональная декомпозиция СПР ПАДО и осуществлена формализация задачи оптимизации параметров ФПС СПР ПАДО.

4. Предложена методология комплексной автоматизации единой технологической цепи "размещение заказов - отгрузка -транспортировка - использование", обеспечивающая скоординированное функционирование всех звеньев и неразрывность процесса, представленного в виде совокупности подпроцессов принятия решений.

5. Предложена содержательная интерпретация модели процесса принятия решений при управлении промышленным предприятием в условиях неопределенности и нечеткости исходной информации.

6. Сформулированы рекомендации по построению иерархически согласованных моделей принятия решений,

разработана принципиальная схема поиска наилучших нечетких решений и алгоритм работы с нечеткими моделями принятия решений, что позволило обеспечить функциональные подсистемы управления промышленного предприятия возможно более точными данными для выработки управляющих воздействий.

7. Сформулированы рекомендации по построению иерархически согласованных многокритериальных моделей принятия решений, предложена принципиальная схема и алгоритмы работы с нечеткими моделями принятия решений.

8. Разработана стратегия внедрения PDM-систем для предприятий - организаторов производства ПАДО, что позволяет существенно улучшить эффективность потока работ на протяжении всего жизненного цикла ПАДО.

9. Разработана структура процедурно-технологического модуля данных (МД), позволяющего установить правила проведения работ ПАДО ресурсами виртуального предприятия (ВП).

10. Разработано программное обеспечение и методика его эксплуатации, позволившие автоматизировать решение задачи комплексной автоматизации процессов транспортировки материалов на объект производства работ на этапе предварительного проектирования системы. Программные средства прошли приемосдаточные испытания и внедрены для практического использования в ряде организаций.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1. Акиньшина И.Н., Юрчик П.Ф., Соленов А.Г. Информационное обеспечение процессов выпуска наукоемкой продукции Межвуз. сб. науч. тр. «Теория и практика информационных технологий», М., 2006., -С. 87-93.

2. Акиньшина И.Н., Голубкова В.Б., Николаев А.Б., Юрчик П.Ф. Автоматизация технологических процессов организации работ на протяженных объектах Монография, «Техполиграфцентр», М., 2006, с. 97.

3. Акиньшина И.Н., Юрчик П.Ф., Маджид Айман Анализ и выбор альтернатив развития промышленного предприятия Сб. науч. тр. МАДИ (ГТУ) Инновационные технологии на транспорте и в пром-ти„ 2007, -С. 111-116.

4. Акиньшина И.Н., Юрчик П.Ф., Ивахненко A.M., Маджид Айман Формирование экспертных групп в системах поддержки принятия решений автодорожных предприятий Сб. науч. тр. МАДИ (ГТУ) Инновационные технологии в промышленности, строительстве и образовании, 2007, -С. 159-161.

5. Акиньшина И.Н., Маджид Айман Анализ методов прогнозирования кризисных ситуаций на предприятии и принятие

антикризисных мер Совершенствование системы управления организацией в современных условиях. IV Всерос, науч.- практ. конференция. Сб. науч. стат. Пенза, 2007 , -С. 3-5.

6. Акиньшина H.H., Юрчик П.Ф., Остроух A.B., Соленов А.Г. Формализация задач принятия решений при управлении проектами обеспечения жизненного цикла автодорожных объектов Приборы и системы. Управление, Контроль, диагностика. Журнал № 3, 2007, -С. 13-15.

Подписано в почать 10.04.2000г. Формат60x84/16

Печать офсетная Усл. печ. л. 1 Уч. -изд. л. 1,1

Тираж 100 экз. 3аказ173

Ротапринт МАДИ (ffУ). 125319, Москоэ, Ленинградский просп., 04

2007503434

2007503434

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СТРОИТЕЛЬСТВА И РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ И' УПРАВЛЕНИЯ ОРГАНИЗАЦИЕЙ РАБОТ НА ПРОТЯЖЕННЫХ АВТОДОРОЖНЫХ ОБЪЕКТАХ.

1Л. Особенности задач принятия решений при проектировании протяженных автомобильно-дорожных объектов.

1.2. Этапы и задачи проектирования системы управления организацией работ на протяженных автодорожных объектах.

1.3. Задача ранних этапов проектирования ПАДО и 'системы управления организацией работ на таком объекте.:.

1.4. Модель процесса принятия решений на ранних этапах проектирования системы управления организацией работ на ПАДО.'.

1.5. Функциональная декомпозиция системы управления организацией работ на ПАДО. Задача оптимизации параметров её функциональных подсистем.

1.6 Методика автоматизированного синтеза параметров системы управления организацией работ в условиях многокритериальности и неопределенности.

1.7 Выводы.

2. РАЗРАБОТКА ФОРМАЛИЗОВАННЫХ МОДЕЛЕЙ И МЕТОДОВ АВТОМАТИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ОРГАНИЗАЦИЕЙ РАБОТ НА ПРОТЯЖЕННЫХ АВТОДОРОЖНЫХ ОБЪЕКТАХ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ.

2.1. Модель процесса принятия решений для управления предприятием

2.2. Формализация задач принятия решений по управлению промышленным предприятием в условиях неопределенности.

2.3. Процесс поиска наилучших решений при нечеткой исходной информации.

2.4. Особенности формального описания задач принятия решений в нечетких условиях.

2.5. Способы выделения множества эффективных нечетких решений

2.6. Выводы.

3. ИНФОРМАЦИОННАЯ ПОДДЕРЖКА СИСТЕМ МЕНЕДЖМЕНТА

КАЧЕСТВА АВТОДОРОЖНЫХ ОБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РБМ - СИСТЕМ (СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДАННЫМИ).

3.1. Влияние применения САЬ8-технологий на эффективность и качество ПАДО. Стандарты САЬ8-технологий.

3.1.1. Использование САЬ8-технологий при создании систем качества по мс ИСО серии

3.1.2. Информационная модель автодорожного объекта (АДО)

3.1.3. Применение САЬ8-технологий на промышленном предприятии, обеспечивающем производство ПАДО.

3.2. Внедрение ИЛИ - технологий на промышленных предприятиях, обеспечивающих создание ПАДО.

3.2.1. Методика создания ЕИП (внедрение ИЛИ - технологий на предприятии).

3.2.2. Разработка концепции внедрения ИЛИ - технологий.

3.2.3. Формирование стратегии и плана внедрения ИЛИ - технологий на предприятии.

3.2.4. Детальное обследование. Задачи детального обследования.

3.2.5. Формирование модели реализации.

3.2.6. Адаптация PDM-системы.

3.2.7. Настройка PDM-системы.

3.3 Проектирование системы анализа данных для оценки финансовой устойчивости предприятий.

3.4. Схема работы системы анализа данных оценки финансовой устойчивости предприятий.

3.5. Выводы.

4. РЕАЛИЗАЦИЯ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ ДЛЯ СИНТЕЗА ПАРАМЕТРОВ СОР ПАДО

4.1. Принцип построения, состав и характеристики программного обеспечения.

4.2. Методика использования программного обеспечения параметрической оптимизации функциональных подсистем СОР ПАДО

4.3. Выводы.

Организационный и технологический уровень строительных и монтажных работ при создании протяженных автомобильно-дорожных объектов (ПАДО) различного назначения определяется в первую очередь уровнем автоматизации технологических процессов и производств, концентрацией и технологической специализацией строительных организаций, организационной и технологической подготовкой строительного производства, оперативно-диспетчерским управлением ходом строительства [1].

Перечисленные мероприятия способствуют интенсификации производства, снижению затрат на строительство и монтаж, обеспечивая значительный экономический эффект. Однако еще больший эффект может быть получен в результате комплексной автоматизации строительства - при представлении процессов производства строительных материалов и деталей, их транспортирования на объекты и организации работ по их использованию непосредственно на объектах - в виде единой цепи взаимосвязанных подсистем. Необходимость и эффективность автоматизации технологических процессов строительства автодорожных объектов, в том числе городских магистралей, транспортных развязок, путепроводов и т.п. не вызывает сомнения [2].

Современные системы менеджмента качества для предприятий промышленного комплекса, обеспечивающих производство протяженных автодорожных объектов (ПАДО) дают стратегическую цель и планирование, концентрацию усилий на наиболее существенном, уменьшение "холостых усилий", улучшение реализации целей предприятий, а также улучшение информационных потоков, снижение проблем в коммуникации, концентрацию информации, повышение наглядности административных процессов, совершенствование общего менеджмента.

В достижении качества весьма эффективен переход от контроля к обеспечению: Наилучшие достижения в этой области реализуются в "высоких технологиях", где измерения и контроль проводятся на начальных и основных этапах производства, что создает - обеспечивает качество. Развитие этого подхода резко снижает брак и на приемочный (выходной) контроль остается как функция не отбраковки, а подтверждения качества. Именно эта методология наиболее эффективна для дорожного хозяйства.

Переход от контроля качества к его обеспечению возможен на основе комплексного анализа качества в дорожном хозяйстве, выделения ключевых направлений деятельности, приоритетов и планирования целевых мероприятий, в том числе, обеспечение информационной поддержки систем менеджмента качества с применением РЭМ - систем (систем управления данными о создаваемом объекте).

Такой подход позволит существенно повысить прозрачность механизма деятельности дорожного хозяйства, оценить его эффективность на основе показателей, связанных с транспортно-эксплуатационным состоянием сети автомобильных дорог. Внедрение в дорожном хозяйстве современных методологий качества должно стать приоритетной задачей.

В производственной деятельности повышение эффективности реально достижимо за счет внедрения систем менеджмента качества (СМК), интеграции СМК с общим менеджментом и администрированием, развитием компьютерных сетей и, в том числе, с применением САЬ8(ИПИ)-технологий (технологии информационной поддержки жизненного цикла изделий).

При этом использование методов и средств автоматизации повышает требования« и к самим участникам процесса создания объекта, заставляя пересмотреть устаревшие методы организации работ, стремясь к системности и эффективности частных инженерных решений, более полному использованию резервов роста технического уровня и надежности работ.

Создание методов и средств автоматизации технологических процессов организации и управления процессами работ по созданию ПАДО в виде взаимосвязанного комплекса задач производства, транспортировки и использования на автодорожных объектах материалов и комплектующих изделий является актуальной задачей. Создание методов и средств автоматизации технологических процессов организации и управления процессами работ по созданию ПАДО в виде взаимосвязанного комплекса задач производства, транспортировки и использования на ПАДО материалов и конструкционных изделий является актуальной задачей. Технологический процесс создания ПАДО является комплексным процессом, в который помимо собственно созидательных подпроцессов, непосредственно связанных с возведением и оборудованием такой транспортной развязки, входит и подпроцесс или система обеспечения технологии создания автодорожного объекта. Особое значение этой системы обусловлено тем, что от её работы зависят и качество объекта дорожного строительства (ОДС), и эффективность технологического процесса работ по созданию ПАДО, включая его ритмичность, а следовательно, и выполнение установленных сроков (как правило весьма сжатых в современных условиях).

Указанные обстоятельства предопределяют актуальность настоящей диссертационной работы, ориентированной на решение рассматриваемой проблемы автоматизации и повышения качества единого технологического процесса.

В качестве объекта исследования рассматривается технологический процесс в системе производства и обеспечения работ по созданию протяженных автодорожных объектов (СПР, СОР ПАДО). Производителем и поставщиком используемых материалов, изделий и конструкций выступают растворобетонные узлы, асфальтобетонные заводы и заводы железобетонных изделий (РБУ, АБЗ и ЗЖБИ) и т.п., а потребителем - организации, выполняющие работы по созданию и обеспечению качественного функционирования участка (линейного или транспортной развязки или моста) автодорожной магистрали с цементобетонным, асфальтобетонным или битумоминеральным покрытием.

Таким образом, в сформулированных условиях оказывается необходимым решение следующих задач: декомпозиция объекта исследования на функциональные подсистемы (ФПС), так как каждая подсистема характеризуется собственным набором параметров, что затрудняет процесс оптимизации параметров системы в целом; разработка методики автоматизированного выбора параметров автодорожного объекта, как важный этап, предваряющий весь указанный выше единый технологический процесс создания ПАДО; обоснование принципов оптимизации параметров ФПС СПР или СОР ПАДО в условиях многокритериальное™; разработка методов комплексной автоматизации технологических процессов поставки, транспортирования и, главное, использования материалов и изделий при создании объектов; разработка методов, моделей и алгоритмов, обеспечивающих автоматизацию процессов и подпроцессов в системе организации работ и обеспечения создания ПАДО; повышение эффективности и качества работ по созданию ПАДО и самих ПАДО за счёт применения РШИ-технологий для информационной поддержки систем менеджмента качества (СМК) ПАДО с использованием РБМ-систем (систем управления данными об объекте); разработка информационной модели ПАДО; разработка методов создания единого информационного пространства (ЕИП) для предприятий, обеспечивающих создание ПАДО; реализация и экспериментальное исследование разработанных методов и алгоритмов автоматизации технологических процессов обеспечения создания отдельных участков автомагистрали.

В качестве теоретической основы для создания системы в условиях реального функционирования, многочисленных неопределенных факторов и неодинаковой степени информированности органов управления разных уровней использовалась общая теория иерархических многоуровневых систем. Для решения поставленных в диссертационной работе задач использовались методы математического программирования и математической статистики, теории графов, теории нечетких множеств, теории марковских процессов, теории информации, общей теории систем.

Задача разработки средств анализа и синтеза параметров ПАДО, рассматриваемого как ОДС, весьма актуальна, так как обеспечивает выработку исходных данных, позволяющих осуществить качественное формулирование заказа на поставку комплектующих материалов, изделий, конструкций и т.д.

Разработке моделей и методов синтеза структуры и параметров СПР ПАДО посвящены работы [69,81,92,95]. В настоящее время возникла насущная необходимость в новых подходах и принципах организации технологических процессов создания ПАДО, связанных с реализацией, прежде всего, системного подхода, что предполагает решение следующих основных проблем:

1. Формирование совокупности целей и задач СПР ПАДО. Обоснованный выбор требований к системе.

2. Декомпозиция задачи системного синтеза структуры и параметров СПР ПАДО. Выбор критериев оптимизации.

3. Разработка комплекса оценочных моделей, адекватных выбранным критериям эффективности.

4. Повышение эффективности процедур синтеза структуры и параметров СПР ПАДО. Автоматизация процесса принятия решений.

5. Обеспечить всем участникам жизненного цикла ПАДО возможность использовать единую информационную модель объекта, причём так, чтобы они могли работать с одной и той же информацией и все применяемые в технологических процессах и процессах управления системы автоматизации имели возможность понимать эту информацию одинаково.

Процесс принятия решений при создании СПР ПАДО по существу реализует основные положения системного подхода [11].

Предметом исследования в настоящей работе является СПР ПАДО, а также процесс принятия решений при автоматизированном управлении технологическим процессом создания ПАДО.

Условно можно выделить три этапа процесса синтеза параметров, как процесса принятия решений: этап «внешнего» проектирования, этап «формирования облика» транспортной системы, этап «внутреннего» проектирования [5,12,21].

Проблема первого этапа заключается в анализе особенностей функционирования системы, реализации декомпозиционного подхода, позволяющего свести решение сложной задачи к некоторой последовательности более простых, постановке задачи синтеза параметров в векторной форме.

Этап «внутреннего» проектирования связан с построением частных моделей параметрической оптимизации СПР ПАДО заданной структуры в соответствии с выбранными на первом этапе критериями.

При «формировании облика» системы проблема заключается, прежде всего, в построении множества альтернативных вариантов проектируемой системы, удовлетворяющих требованиям «внешнего» проектирования и учитывающих возможности «внутреннего» проектирования.

Целью диссертационной работы является разработка моделей и методов автоматизации технологических процессов обеспечения и производства работ по созданию ПАДО (участков магистралей, транспортных развязок и пр.), обеспечивающих, в том числе, повышение качества объектов и позволяющих учесть взаимосвязь основных механизмов обеспечения автомобильно-дорожного развития в условиях многокритериальное™ и неопределенности ресурсных и критериальных ограничений.

Городские и междугородние магистрали, транспортные развязки, путепроводы, тоннели, мосты и другие автодорожные сооружения, как элементы развитой транспортной системы во многом идентичны коммуникационным системам, в связи с чем основные результаты, полученные по принципам создания и функционирования последних, вполне применимы и к транспортным системам и сетям.

В работах Глушкова В.М. [12], Девиса и Барбера [70,77], Таненбаума [101] и др. проанализированы основные функции коммуникационных систем, которые сводятся к реализации трех сетевых механизмов - механизма ограничения нагрузки, выбора маршрута и коммуникации.

В данной работе применительно к СПР ПАДО проводится следующая аналогия: ограничение нагрузки - механизм регулирования потоков грузов, обеспечивающий потребности ПАДО в необходимых механизмах, конструкциях и материалах и учитывающий простои и поломки автотранспортных средств, используемых для доставки грузов; выбор маршрута - механизм рационального выбора маршрута движения автотранспортных средств, который позволяет сократить время доставки грузов на ПАДО; коммуникация - механизм установления связей между парами отправитель груза (поставщик)- получатель груза (создаваемый участок ПАДО), а также механизм приема и распределения грузов на ПАДО.

Привлекательность и существующие проблемы реализации изаритмического метода ограничения нагрузки обсуждаются в [69,71,76,77, 92, 132]. Среди методов маршрутизации предпочтительнее выглядит дельта-маршрутизация [97], что имеет хорошую аналогию в автотранспортных системах, так как в них доставка грузов осуществляется исключительно дискретно. В целом, однако, можно отметить, что вопросы взаимосвязи, функциональной полноты и минимальности различных сетевых механизмов для транспортных сетей рассмотрены недостаточно.

Вопросы оптимизации, в том числе параметрической, обсуждаются во многих работах. Здесь, например, следует отметить работы Л.Клейнрока и Н.Герла [19,81,82], в которых в основном решены вопросы выбора пропускных способностей транспортных каналов с учетом маршрутизации.

Таким образом, можно констатировать, что вопросы параметрической оптимизации СПР (СОР) ПАДО на системном уровне решены в основном только для механизма маршрутизации. Системный подход предполагает совместное решение указанных задач, что приводит к необходимости решения одной из центральных проблем оптимизации - проблемы многокритериальное™.

Проблеме многокритериальное™ посвящено большое количество научной литературы, раскрывающей различные подходы к ее решению. Следует отметить работы В.В.Подиновского, В.М.Гаврилова, В.Д.Ногина [36,37], Дж.Ван Гига [И].

Среди множества подходов к решению проблемы многокритериальное™ наиболее интересными представляются методы, основанные на идеях Парето [37,50].

В качестве теоретической основы для принятия решений в условиях, когда существует несовпадение интересов различных подсистем одной системы, в условиях неопределенных факторов и различной степени информированности о них органов управления разных уровней, может служить теория иерархических систем [24,26].

В целом можно отметить, что предлагаемые подходы и методы решения указанных проблем носят общий характер и не учитывают специфику рассматриваемого объекта, а именно СОР ПАДО.

В соответствии с вышеизложенным, для достижения поставленной цели необходимо решение следующих проблем:

- исследовать технологические процессы организации работ по созданию ПАДО, осуществить функциональную декомпозицию системы организации обеспечения работ по созданию ПАДО на взаимосвязанные подсистемы;

- разработать методику автоматизированного синтеза параметров СОР ПАДО в условиях многокритериальное™ и неопределенности;

- разработать систему и процедуру согласованного функционирования полученных функциональных подсистем;

- разработать комплекс моделей и методов выбора оптимальных параметров функциональных подсистем;

- разработать методику создания ЕИП для предприятий, участвующих в работах по созданию ПАДО;

- разработать методику использования систем управления данными (РБМ) о ПАДО для информационной поддержки систем менеджмента качества (СМК) ПАДО с целью повышения эффективности и качества объектов;

- реализовать разработанные методы в виде комплекса программ и разработать методику его использования.

Логическая структура работы соответствует решению перечисленных проблем в указанной последовательности.

В первой главе диссертационной работы предполагается определить класс рассматриваемых систем, в рамках которого будут проанализированы основные задачи проектирования СПР ПАДО. На основе исследования выбранного класса систем методами общей теории систем (ОТС) предлагается осуществить функциональную декомпозицию СПР ПАДО на функциональные подсистемы. Формализована и поставлена1 задача оптимизации параметров (ОП) функциональной системы и предложена общая схема ее решения. Выбраны критерии оптимизации каждой ФПС. Анализ информационного обмена между блоками ОП ФПС показал необходимость постановки многокритериальной задачи синтеза параметров

СПР ПАДО. Отмечается сложность обоснованного выбора критериальных и ресурсных ограничений. Предложена методика автоматизированного синтеза параметров СПР ПАДО, основанная на предварительном зондировании пространства агрегированных переменных системы конечным числом точек, что позволяет при небольшом числе рассматриваемых вариантов построения проводить обоснованный выбор критериальных и ресурсных ограничений. Определена необходимость координации процесса синтеза параметров СПР ПАДО и формализована цель системы координации.

Во второй главе работы рассмотрены вопросы разработки моделей принятия решений с использованием многокритериального подхода. Рассматривается применение теории нечетких множеств и теории возможностей в задачах принятия решений на ранних этапах проектирования ПАДО. Разработана форма представления проектных решений, формальное описание которых приведено в виде нечетких множеств, разработаны процедуры сравнения нечетких множеств, что позволило выделить наилучшие проектные решения при наличии различных оценок по критериям. Проанализированы и формализованы типы неопределенностей, возникающие на ранних этапах проектирования ПАДО. Проведено вычисление индексов возможности и необходимости, а также индексов сравнения нечеткого множества с оптимизирующими множествами. Разработаны нечеткие модели поиска наилучших решений, проанализированы особенности формального описания задач принятия решений в нечетких условиях и разработаны способы выделения множества эффективных нечетких решений.

В третьей главе работы проведен анализ повышения эффективности и качества механизма деятельности автодорожного хозяйства, что, в свою очередь, тесно связано с транспортно-эксплуатационным состоянием сети автомобильно-дорожных объектов, в том числе протяжённых (ПАДО). Предложена методика информационной поддержки систем управления качеством ПАДО с использованием элементов ИЛИ (CALS)- технологий -систем управления данными об автодорожных объектах (PDM-систем).

Аналогичной тематике в других прикладных областях посвящены содержательные и практически хорошо обоснованные работы таких научных авторов как Норенков И.П., Кузьмик П.К., Судов Е.В., Овсянников М.В., Сумароков C.B.

Проведен анализ условий эффективного функционирования системы управления качеством и информационного взаимодействия участников поддержки жизненного цикла ПАДО при наличии интегрированной информационной системы (ИИС) сбора и анализа информации о качестве объекта на всех этапах его жизненного цикла. Предложена информационная модель автодорожного объекта (ПАДО). Актуальность и достоверность информации достигаются за счет того, что любое изменение становится доступным всем участникам жизненного цикла создаваемого автодорожного объекта. Непротиворечивость информации достигается путем использования модели данных, не допускающей использования некорректных данных.

Проведён анализ внедрения ИПИ-технолошй на промышленных предприятиях, обеспечивающих создание ПАДО, и предложена методика создания единого информационного пространства (ЕИП) для всех предприятий, участвующих в возведении и эксплуатации ПАДО.

Четвертая глава диссертации посвящена разработке комплекса программ синтеза параметров ОДС выбранного класса на этапе предварительного проектирования ПАДО на основе теоретических положений, полученных в предыдущих главах диссертации. Приводится методика использования комплекса программ, разработанная на основе опыта его применения, и примеры практической реализации полученных методов и средств, при автоматизации технологического процесса организации обеспечения работ по созданию ПАДО. Определяется проектное решение, и даются рекомендации по использованию получаемой в процессе исследований дополнительной информации.

В заключении представлены основные результаты диссертационной работы.

В Приложении приведены копии актов о внедрении результатов диссертационной работы.

Научная новизна. В диссертации получены и выносятся на защиту следующие основные научные результаты:

- предложена методика автоматизированного синтеза параметров СПР ПАДО в условиях многокритериальное™;

- разработано формализованное описание модели технологического процесса обеспечения создания ПАДО и проведена ее функциональная декомпозиция;

- разработана методика внедрения РОМ-систем для предприятий — организаторов производства ПАДО, что позволяет существенно улучшить эффективность потока работ на протяжении всего жизненного цикла ПАДО;

- разработана структура процедурно-технологического модуля данных (МД), позволяющего установить правила проведения технического обслуживания ПАДО ресурсами виртуального предприятия (ВП); предложены модели и методы оптимизации параметров функциональных подсистем СПР ПАДО.

Практическая ценность. Разработанные модели и методы и реализованные на их основе средства могут быть использованы как для синтеза параметров СПР ПАДО на этапе предварительного общесистемного проектирования автодорожных объектов, так и, самое главное, на этапах организации и управления технологическим процессом производства работ по возведению подобных объектов и на стадии их эксплуатации.

Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 6 печатных работах.

Апробация работы. Материалы и результаты диссертационной работы были изложены автором на научно-технических конференциях и семинарах (2006-2008 г.г.), а также на заседании кафедры «Автоматизированные системы управления» МАДИ (ГТУ).

Библиографические данные. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения, библиографического списка (104 наименования). Работа содержит 180 страниц машинописного текста, 43 рисунка и 3 таблицы.

Выводы

1. Определены основные проблемы этапа синтеза параметров СПР ПАДО. На основе анализа и формализации процессов организации обеспечения создания ПАДО с позиций общей теории систем осуществлена функциональная декомпозиция системы и поставлена задача параметрической оптимизации функциональной подсистемы СПР ПАДО.

2. Разработано программное обеспечение и методика его эксплуатации, позволившие автоматизировать решение задачи комплексной автоматизации процессов транспортировки материалов на объект строительства на этапе предварительного проектирования системы. Программные средства прошли приемо-сдаточные испытания и внедрены для практического использования в ряде организаций.

3. Предложенная методика и программное обеспечение использованы на этапе технической подготовки обеспечения создания реального ПАДО.

4. Использование результатов диссертационной работы позволило улучшить режим доставки грузов на создаваемый автодорожный объект на 20-25%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Ранние этапы проектирования ПАДО рассмотрены как процесс принятия решений в условиях неопределенности и нечеткости исходной проектной информации.

2. Рассмотрена содержательная интерпретация модели процесса принятия решений применительно к СПР ПАДО.

3. Процесс синтеза параметров СПР ПАДО рассмотрен как процесс принятия решений. Обоснована актуальность проведения исследований в области разработки методики многокритериального синтеза параметров СПР ПАДО, а также моделей и методов выбора параметров СПР ПАДО.

4. Построена модель функционирования СПР ПАДО, учитывающая основные механизмы доставки грузов в системе, такие как выбор маршрутов доставки грузов, прием и распределение поступивших на ПАДО грузов, регулирование грузовых транспортных потоков от поставщиков к ПАДО. Проведена функциональная декомпозиция СПР ПАДО и осуществлена формализация задачи оптимизации параметров ФПС СПР ПАДО.

5. Предложена методология комплексной автоматизации единой технологической цепи "размещение заказов — отгрузка — транспортировка - использование", обеспечивающая скоординированное функционирование всех звеньев и неразрывность процесса, представленного в виде совокупности подпроцессов принятия решений.

6. Предложена содержательная интерпретация модели процесса принятия решений при управлении промышленным предприятием в условиях неопределенности и нечеткости исходной информации.

7. Формализовано представление нечеткого проектного решения в виде возможно точного значения, сформулированы рекомендации по построению иерархически согласованных моделей принятия решений, разработана принципиальная схема поиска наилучших нечетких решений и алгоритм работы с нечеткими моделями принятия решений, что позволило обеспечить функциональные подсистемы управления промышленного предприятия возможно более точными данными для выработки управляющих воздействий.

8. Сформулированы рекомендации по построению иерархически согласованных многокритериальных моделей принятия решений, предложена принципиальная схема и алгоритмы работы с нечеткими моделями принятия решений.

9. Разработана стратегия внедрения РОМ-систем для предприятий — организаторов производства ПАДО, что позволяет существенно улучшить эффективность потока работ на протяжении всего жизненного цикла ПАДО.

10. Разработана структура процедурно-технологического модуля данных (МД), позволяющего установить правила проведения технического обслуживания ПАДО ресурсами ВП.

11. Разработано программное обеспечение и методика его эксплуатации, позволившие автоматизировать решение задачи комплексной автоматизации процессов транспортировки материалов на объект строительства на этапе предварительного проектирования системы. Программные средства прошли приемо-сдаточные испытания и внедрены для практического использования в ряде организаций.

12. Предложенная методика и программное обеспечение использованы на этапе технической подготовки обеспечения создания реального ПАДО.

1. Автомобильные дороги и дорожное строительство: Межвед. науч.-техн. сб./ Укр. трансп. унив-т.- Киев: Технша Вып. 53.-1996.

2. Афанасьев Л.Л., Островский Н.Б. Единая транспортная система и автомобильные перевозки.-М.: Транспорт, 1984. — 333с.

3. Базара М., Шетти К. Нелинейное программирование. Теория и практика.- М.: Мир, 1982.- 583с.

4. Бетонные и железобетонные работы./ Под ред. В.Д.Топчия. /-М.: Стройиздат, 1987.- 320с.

5. Брахман Т.Р. Многокритериальность и выбор альтернативы в технике.- М.: Радио и связь, 1984.- 288с.

6. Васильев А.П., Яковлев Ю.М. и др. Реконструкция автомобильных дорог. Технология и организация работ./ Уч. пособие- М.: МАДИ(ТУ), 1998.- 125с.

7. Васильев А.П. и др. Проблемы строительства и эксплуатации автомобильных дорог. /Сб. науч. трудов/ МАДИ ТУ; Иркутский РДУЦ, 1998.- 116с.

8. Вермишев Ю.Х. Методы автоматического поиска решений при проектировании сложных технических систем.-М.: Радио и связь, 1982.-152с.

9. Вильсон А. Дж. Энтропийные методы моделирования сложных систем.- М.: Наука, 1978.,с.83-91.

10. Власов Г.М., Устинов В.П. Расчет железобетонных мостов.- М.: Транспорт, 1992.- 256с.

11. Гиг Дж.Ван Прикладная общая теория систем.-М.: Мир,1981.- Т 1- 336с.

12. Глушков В.M. О системной оптимизации.// Кибернетика. 1980.- №5- с. 1-6.

13. Горелышев Н.В. Асфальтобетон и другие битумоматериалы.- М.:Можайск-Терра, 1995.- 176с.

14. Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы.- М.:Стройиздат, 1986. 687с.

15. Джордж Ф. Основы кибернетики.- М.: Радио и связь, 1984.-272с.

16. Ефремов Л.Г., Суханов C.B. Строительство асфальтобетонных дорожных покрытий.- М.: Высшая школа, 1986.- 160с.

17. Казанцева С.Б. Перевозка грузов. Новое в жизни, науке, технике. Серия "Транспорт".- М.:3нание, 1990, №3,63с.

18. Каменецкий Б.И., Кошкин И.Г. Автомобильные дороги. -М.: Транспорт, 1979.-144с.

19. Клейнрок Л. Теория массового обслуживания.- М.: Машиностроение, 1979.- 432с.

20. Крэгс Дж. У. Задачи управления движением. Сб. "Математическое моделирование".- М.: Мир, 1979.-е. 21-34.

21. Макаров М.М., Виноградская Т.Н., Федоров C.B. и др. Теория выбора и принятия решений.- М.: Наука, 1982.- 327с.

22. Мак-Лоун P.P. Математическое моделирование -искусство применения математики. Сб. "Математическое моделирование".- М.: Мир, 1979.- с. 9-20.

23. Математическая модель транспортного потока на слиянии скоростных автомагистралей/ Я.Макигами и др.; ВЦП-№И-24910.-Зс.

24. Месарович М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархических многоуровневых систем.-М.:Мир,1973.- 342с.

25. Месарович M., Такахара И. Общая теория систем: математические основы.-М.:Мир,1978.- 344с.

26. Моисеев H.H., Иванилов Ю.П., Столярова E.H. Методы оптимизации.- М.: Наука, 1978.- 351с.

27. Немировский A.C., Юдин Д.Б. Сложность задач и эффективность методов оптимизации.- М.: Наука, 1979.- 384с.

28. Николаев А.Б. Составление расписания поставок на объекты строительства// Интегрированные автоматизированные системы управления на автомобильном транспорте и в дорожном строительстве. Сб. науч. трудов/ М., МАДИ, 1993.- с.60-67.

29. Николаев А.Б., Алексахин C.B., Еоголин C.B. и др. Определение зон обслуживания потребителей строительных смесей. Сб. науч. трудов/М., МАДИ(ТУ), 1998.- с. 41-58.

30. Николаев А.Б., Алексахин C.B., Остроух A.B. Оптимизация ресурсов в автоматизированных системах управления автотранспортным комплексом. Сб. науч. трудов/ М., МАДИ(ТУ), 1998.- с. 59-63.

31. Николаев А.Б., Курашева A.B., Егоров В.Д. Оптимизация качества планирования грузовых автомобильных перевозок// Повышение эффективности грузовых автомобильных перевозок. Науч. труды ВУЗов Литов. ССР. Вильнюс, 1986.- с.37-46.

32. Николаев А.Б., Алексахин C.B., Остроух A.B. Комплексный подход к организации транспортирования материалов на объект строительства. Сб. науч. трудов/ М., МАДИ(ТУ), 1998.- с. 64-71.

33. Организация и механизация производственных предприятий дорожного строительства: Обзорная инф-ция, сер.

34. Строительство и эксплуатация автомобильных дорог"; Вып.6 /ЦБНТИ/М., 1980.-66с.

35. Орловский O.JI. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации.- М.:Наука, 1981.- 208с.

36. Первозванский A.A., Гайцгори В.Г. Декомпозиция, агрегирование и приближенная оптимизация.- М.: Наука, 1979.-342с.

37. Подиновский В.В., Гаврилов В.М. Оптимизация по последовательно применяемым критериям.- М.: Сов. Радио, 1975.- 192с.

38. Подиновский В.В., Ногин В.Д. Парето оптимальные решения многокритериальных задач.- М.: Наука, 1982.- 254с.

39. Поспелов Д.А. Ситуационное управление, теория и практика.- М.: Наука, 1986.- 288с.

40. Пшеничный Б.Н., Данилин Ю.Н. Численные методы в экстремальных задачах.- М.: Наука, 1975.- 319с.

41. Принципы построения единой информационной системы управления на транспорте//"Повышение качества управления и эффективности строительства".Сб. науч. тр./ Рязань, РТИД994.- с.98-101.

42. Растригин Л.А. Современные принципы управления сложными объектами.- М.: Сов. Радио, 1980.- 232с.

43. Сафронов Э.А. Транспортные системы городов. Уч. пособие/ СибАДИ.- Омск, 1996.- 237с.

44. Сильянов В.В. и др. Имитационное моделирование транспортных потоков в проектировании дорог. Уч.пособие/ В.В. Сильянов, В.М. Еремин, Л.И.Муравьева.- М.: МАДИД981.- 119с.

45. Сильянов В.В. Методические рекомендации по оценке пропускной способности автомобильных дорог.-М.: "Транспорт", 1975.-73с.

46. Сильянов В.В. и др. Оценка вариантов проектных решений автомобильных дорог методами машинной имитации транспортных потоков на ЭВМ./Уч. Пособие/В .В.Сильянов, В.М. Еремин, М.Т. Работяга- М.:МАДИ, 1985.-77с.

47. Сильянов В.В. и др. Расчеты скоростей движения на автомобильных дорогах/ Уч. Пособие/В.В. Сильянов, Ю.М.Ситников, Л.Н.Сапегин.-М.:МАДИ, 1978.-115с.

48. Сильянов В.В. Теория транспортных потоков в проектировании дорог и организации движения.-М.: "Транспорт", 1977.-303с.

49. Сильянов В.В. Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог.- М.:"Транспорт", 1984.-287с.

50. Системы: декомпозиция, оптимизация и управление./ Сост. М.Мингх, А.Титли; Сокр. пер. с англ. А.В.Запорожца.-М.: Машиностроение, 1986.- 496с.

51. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задаче со многими критериями.-М.: Наука,1981.-110с.

52. Совершенствование планирования развития сети автомобильных дорог общего пользования./ сер. "Строительство и эксплуатация автомобильных дорог"; Вып.2 /ЦБНТИ/М., 1982.- с.

53. Стратонович Р.Л. Теория информации.- М.: Сов. Радио, 1975.- 424с.

54. Страхов JI.M., Кравченко И.М., Комаров В.В. Совершенствование организации и технологии дорожного строительства.- К./Будивэльнык, 1988.- 88с.

55. Строительство и эксплуатация автомобильных дорог и мостов. Сб. науч. статей/ НПО "Дорстройтехника" Бел. дор. НИИ.- Минск, 1986.- 222с.

56. Строкин И.И. Перевозка и складирование строительных материалов.- М.: Стройиздат, 1991.- 463с.: ил.-(Справчник строителя).- 457с.

57. Строкин И.И. Оценка эффективности использования ресурсов строительства.- М.: Стройиздат, 1989.- 289с.

58. Строительное производство. В 3 т. Т. 1.Общая часть. В II ч. Ч.П//Г.К.Башков, В.Б.Белевич, Г.В.Выжигин и др.; Под ред. И.А. Онуфриева.-М.: Стройиздат, 1988.- 621с. (Справочник строителя).

59. Тихонов В.И., Миронов М.А. Марковские процессы.-М.: Сов. радио, 1977.- 488с.

60. Цурков В.И. Декомпозиция в задачах большой размерности.- М.: Наука, 1984.- 352с.

61. Шахпаронов В.В.,Аблязов Л.П., Степанов И.В. Организация строительного производства.-М. :Стройиздат, 1987.- 460с.

62. Эштон У.Д. Стохастические модели дорожного движения. Сб. "Математическое моделирование".- М.: Мир, 1979.- с.140-157.

63. Юревич Е.И. Теория автоматического управления.- М.: Энергия, 1975,- 416с.

64. Юрчик П.Ф., Голубкова В.Б. Принятие решений при автоматизации технологических процессов дорожного строительства. Сб. науч. трудов/ М., МАДИ(ТУ), 1998.- с.36-40.

65. Юрчик П.Ф., Голубкова В.Б. Принятие решений на ранних стадиях проектирования в условиях неопределенности и нечеткости информации. Сб. науч. трудов/ М.,МАДИ(ТУ), 1998.-С.27-35.

66. Юрчик П.Ф., Висков Д.А., Дзасохов М.Н. К вопросу построения макросистемной модели СЦД// Опыт применения и перспективы развития систем автоматизации в проектировании, производстве и управлении: Тез. Докл. Всесоюз. науч.-техн. кон

67. Agnew С. Dynamic modelling and control of congsestion-prono system // Opérations research. 1976. — p. 400-410.

68. Analysis of isarithmic flow control method in packetswitching computer network / H.Okada, M.Suzuki, Y.Tekura, T.Sunouchi // Electronics and communications in Japan. 1976. - №3. -P. 22-29.

69. Barbor D. A European Information Network: achievement and prospects // INWG. General Note 1976. N3. - 117. - P. 1-7.

70. Barber D., Kalin T., Solomonidis C. An implementation of the X.25 inforface in a DIAGRAM network // Computer network protocols. S.L.,1978. - P.E6-1-E6-5

71. Baskett F., Ghandy K., Muntz R.R. Open, closed mixed network of Quenes with different classes of customers // Journal of Assiciation for Comput.1975.- N22.P.248-260.

72. Burke P.J. The output of a queneing system // Operations research-1956.- N4.-P.699-704.

73. Bux W., Kimmerle K., Thruong H.L. Balanced EDIC procedures, a performance analysis // IEEE Trans, on commun.-1980.-V.28, Nll.-P.1032-1041.

74. Bux W. Data-link control: results comparing HDIG operational modes // Computer nctworks.-1982.-V.6. N1.-P.37-51.

75. Davies D. Flow control of congestion in packet-switching networks // IEEE Trans, on commun.-1972.-V.20, N3.-p.546-561.

76. Davies D. Plow control and congestion control

77. GOMNET 77: Proceedings of the John Von-Neuman societa.-Budapest, 1977.-P. 17-36.

78. Despros R., Piohon G. The TRASPAC network // Status report and perspective Network 80.-London,1980.-P.209-232.

79. Dixon R. Data codification.-New York: A Wiley-Inter-science Publication, 1978.-493 p.

80. Garthew J. Integrated service digital networks their implications and impact // Proc. 7-th int. conf. comput. commun: New World Int. Soc.Sydney, 1984.-P.603-612.

81. Gerla H., Kleinrock L. On the topological design of distributed computer networks // IEEE Trans, on commun.-1977.-V25, Nl.P.48-60.

82. Gerla H., Kleinrock L. Flow control: a comparative survey // IEEE Trans, on commim.-1980.-V.28, N4.-P.553-574.

83. Giessler A. Flow control based on buffer classed // IEEE Trans, on commun.-1981.-V.29, N4.-P.436-443.

84. Heiden H.B., Duffiold H.C. Defause data network

85. EASCON. 82: 15th Ann. Electron, and aerosp. Conf.-New York, 1982.-P.61-76.

86. Kamoun F., Kleinrock L. Analysis of shared finite storage in computer network node environment under general traffic conditions // IEEE Tranc. on commun.-1980.-V.28, N7.-P.992-1003.

87. Kamoun F. A drop and trottle flow control policy for computer network // IEEE Trans, on commun.-1981.-V.29,N3 .-P.444-452.

88. Lam S., Reiser M Congestion control of store-and-forward networks by input buffer limits // IEEE Trans, on commun.-1979.-V.27,N1.-P. 127-133.

89. Lyons R. Total AUTODIN system architecture // IEEE Trans, on commun.-V.28,N9.-P. 1467-1471.

90. Moura E. Flow control can optimize a packet-switching Net's oprration // Data communications.-1983.-N7.-P.137-145.

91. Pouzin L. Presentation and Major design aspects of the CYCLADES network // Proceedings of the 3rd data communications symp.-Tampa.-1973 .-P. 80-85.

92. Pouzin L. The CYCLADES network Present, state and development trends // Proc. Symp. compute networks: trends and Appl.-Gatherburg-New York,1975.-P. 1-7.

93. Price W. Data network simulation; experiments at the rational physical laboratory 1968-1976 // Comp. notworks,-1977.-Nl.-P.171-199.

94. Richardson I. Future for corporate networks // Data process.-1985.-V.27,N6.-P.37-40.

95. Roberts L. The evolution of packet switching // IEEE Trans, on commun.-1978.-V.26,N2.-P.210-218.

96. Roca R. ISDN architecture // AT and T journal.-1986.-V.65,N1.-P.1-17.

97. Rudin H., Mullor H. Dinamic routing and flow control // IEEE Trans, on commun.-1980.-V.28,N7.-P. 1030-1039.

98. Schwartz M., Stern T. Routine techniques used in computer communication networks // IEEE Trans, on commun.-1980.-V.28,N4.-P.539-552.

99. Sproulle D.E., Mellor F. Routing, flow and congestion control in the Datapac network // IEEE Trans. On commun.-1981.-V.29,N4.-P.386-391.

100. Stathopoulos A., Galey M.F. The AUIODIN-II network // EASCOM-77.-S.L.,1977.-P.31-37.

101. Thaker G., Cain T. Interactions between routing and flow control algorithms // IEEE Trans, on commun.-1986.-V.34,N3.-P.269-277.

102. Tanenbaum A.C. Computer networks // S.L.,1981.-510p.

103. Wang J. Delay and throughput analysis for computercommunications with balanced HDIG procedures // IEEE Trans, on commun.-1982.-V.31,N8.-P.l 128-1136.

104. Wood D. A surwey of the capabilities of packet switching networks // Proc.symp.comput networks: Trends and appl.-Gaitherburg-New York.-1975.-P. 15-23.

105. Yudkin M. Resource management in a distributed systems // 8th Data Commun. symp.-S.L.,1983.-P.221-228.