автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Моделирование телекоммуникационной системы и информационное сопровождение принятия решений с применением ГИС-технологий

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ГИС-ТЕХНОЛОГИИ И МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ В

ЗАДАЧАХ ПОДДЕРЖКИ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Обзор программных средств.

1.2. Методы создания электронных карт.

1.3. Методы отображения и обработки информации в ГИС. Прикладной программный пакет Arc View GIS.

1.4. Вспомогательные средства моделирования.

1.4.1. Методология SADT.

1.4.2. Имитационное моделирование на базе методов системной динамики.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. РАЗВИТИЕ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

РЕГИОНАЛЬНОГО УРОВНЯ (НА ПРИМЕРЕ ВЛАДИМИРСКОЙ ОБЛАСТИ). ОСНОВНЫЕ ПРИОРИТЕТЫ.

2.1. Телекоммуникационная система Владимирской области.

2.1.1. Номенклатура услуг.

2.1.2. Внутризонная первичная сеть.

2.2. ОАО «Электросвязь» - крупнейший оператор связи Владимирской области.

2.2.1. Сведения об обществе.

2.2.2. Структура ОАО «Электросвязь». Аппарат управления.

2.2.3. Развитие предприятия.

2.2.4. Стратегия развития общества.

2.2.5. Организация системы автоматизированного повременного учета соединений.

2.2.6. Маркетинговая политика и ценообразование.

2.3. Финансово-хозяйственная деятельность ОАО > «Электросвязь».

2.3.1. Структура доходов.

2.3.2. Участие ОАО «Электросвязь» в других организациях, оказывающих услуги связи.

2.3.3. Показатели развития телекоммуникационной системы и предприятия.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ.

3.1. Геоинформационная система "С^-РЬопе".

3.2. Трехмерная модель территориального подразделения электросвязи как наглядный инструмент принятия решений на примере г. Владимира).

3.3. Специализированный (корпоративный) ГИС-сервер.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ И СОПРОВОЖДЕНИЯ ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ. СТРУКТУРНОЕ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ.

4.1. 8АБТ-модель фрагмента региональной телекоммуникационной системы.

4.2. Моделирование телекоммуникационной структуры и ценообразования предприятий электросвязи.

4.2.1. Выбор технических решений.

4.2.2. Модель фрагмента телекоммуникационной структуры.

4.2.3. Моделирование ценообразования на предприятиях связи.

Выводы по главе 4.

Применение информационных технологий для повышения эффективности экономических систем и поддержки управленческих решений представляет собой актуальную задачу исследований. Среди большого количества - современных программных средств и методов моделирования, которые применяются для данных целей, можно выделить как традиционные базы данных, экспертные системы и т.д., так и новейшие информационные технологии, развитие которых переводит информационную поддержку управления на новый уровень, когда становится возможным не только анализ экономической системы, но прогнозирование ее развития.

В настоящей диссертационной работе представлено несколько подходов к решению задачи анализа и прогнозирования развития экономических систем на основе ГИС-технологий, а также методов системного анализа, имитационного моделирования. Рассмотрены как общие проблемы моделирования, так и прикладные задачи, применительно к конкретной системе ОАО "Электросвязь" Владимирской области. Эта организация имеет сложную структуру и обширные сферы деятельности. С учетом этого, приводятся модели для отдельных блоков, характеризующих некоторые виды деятельности. Как показывает опыт, именно такие "элементарные модели" представляют значительный интерес для информационной поддержки управленческих решений. В работе представлены методы системного анализа SADT (Structured Analysis and Design Technics), которые можно рассматривать как научно обоснованную методику структурирования сложных систем. Методы имитационного моделирования развиты на основе программных пакетов Ithink и Powersim.

I;

Моделирование в среде этих пакетов наиболее наглядно и является необходимым шагом перед созданием информационных систем, которые ориентированы на конкретное предприятие, фирму и т.д. Это означает, что методы такого моделирования могут иметь не только предварительный характер, но и то, что программный пакет, написанный на языке высокого уровня, станет наиболее приспособленным (по сравнения со стандартными пакетами) в эксплуатации совместно с базами данных конкретных систем, организации, отрасли и т.д.

Отдельный и самостоятельный научный интерес представляют методы анализа данных и прогнозирования развития системы. Результаты по этому направлению получены в диссертации с применением систем, построенных на основе методов имитационного моделирования. * *

Актуальность исследования

Телекоммуникационные системы различных территорий регионов России имеют очень сложную структуру. Управление данной системой без применения информационных технологий требует использования больших человеческих и временных ресурсов, предельной мобилизации интеллектуальных и управленческих решений. Помимо этого, специфика системы заключается в тесной географической привязанности объектов. Поэтому является актуальным не только создание базы данных телекоммуникационных средств и информационных ресурсов с набором соответствующих аналитических решений, но и их полная географическая привязка на основе географических информационных систем - ГИС-технологий, которая должна включать создание набора электронных карт.

Кроме того, является необходимым математическое и компьютерное моделирование самого процесса управления системой (на примере региональных предприятий электросвязи) с целью повышения эффективности, в том числе и экономической, ее деятельности и обеспечения в целом информационного сопровождения и аналитической поддержки принятйя управленческих решений.

Целью диссертационной работы является создание программно-аналитического комплекса для управления типовой системой телекоммуникационных средств и информационных ресурсов регионального уровня, разработка соответствующего пакета аналитических решений, ориентированных на повышение эффективности деятельности предприятий связи, в частности в экономическом аспекте, с учетом его конкретных особенностей, а также создание набора соответствующих электронных карт, обеспечивающих информационное сопровождение и поддержку для принятия оптимальных решений (на примере Владимирской области).

Методы исследования

При выполнении данной работы были использованы ГИС-технологии для создания соответствующих электронных карт, а также методология структурного проектирования и анализа, технологии имитационного моделирования для информационного сопровождения и поддержки принятия управленческих решений, которые не просто адаптированы под конкретные задачи, рассмотренные в диссертации, но и содержат оригинальную исследовательскую компоненту в части расширения возможностей их использования.

Научная новизна

Впервые разработаны и реализованы универсалные подходы для сбора, хранения и анализа географически привязанной информации по телекоммуникационным средствам и информационным ресурсам с учетом их особенностей и для сопровождения и поддержки принятия на этой основе соответствующих управленческих решений. В частности, разработаны проекты ГИС-сервера и геоинформационной системы телекоммуникаций для типовых условий функционирования территориальных предприятий электросвязи, созданы структурные и имитационные модели их функционирования (на примере Владимирской области).

Практическое значение

Созданный набор электронных карт значительно расширяет возможность анализа и работы с такой пространственно-распределенной системой, в которой сосредоточены телекоммуникационные средства и информационные ресурсы территорий разного уровня, существенно снижает долю ошибок и, тем самым, повышает эффективность деятельности соответствующего предприятия в результате принятия оптимальных решений. Разработанный пакет аналитических решений позволяет проводить моделирование работы данной сложноорганизованной структуры, каковой является телекоммуникационная система субъекта Российской Федерации, и на этой основе осуществлять оптимальное (в т.ч. и в экономическом аспекте) управление и прогнозирование развития непосредственно в процессе работы предприятия без проведения дорогостоящих и трудно предсказуемых перестроек и экспериментов в организационной системе предприятия. Это позволяет избежать привлечения значительных финансовых и человеческих ресурсов (которых всегда не хватает), разрушения ритмичности и надежности работы. Полученные в диссертации результаты на примере Владимирской области имеют универсальный характер и применимы для других региональных отделений «Электросвязи», а разработанные модели готовы для внедрения в различных территориях.

На защиту выносятся:

- результаты анализа функционирования телекоммуникационных систем, проведенного на основе разработанных способов сбора (в том числе и удаленного), хранения, пополнения и обработки географически привязанной информации (на примере телекоммуникационной системы Владимирской области);

- модель геоинформационной системы телекоммуникационных средств и информационных ресурсов регионального уровня, созданная на основе полученных результатов анализа, и соответствующий специализированный (корпоративный) сервер; ч

- алгоритмы структурного проектирования деятельности предприятий электросвязи, учитывающие особенности организации их работы.

- математические модели для расчета рентабельности предприятий, оказывающих услуги связи, и результаты применения разработанных моделей для принятия управленческих решений.

Публикации

Основное содержание диссертации отражено в 7 научных работах, в том числе в одной монографии и шести статьях. Кроме того, результаты работы представлены в ряде ведомственных отчетов и публикаций.

Апробация работы

Основные результаты, полученные в работе, неоднократно докладывались на научных и научно-технических совещаниях и семинарах в ВлГУ, а также на совместных мероприятиях ВлГУ, ОАО «Электросвязь» Владимирской области и других учреждений, на 6-й Международной научно-практической конференции «Комплексная защита информации», Суздаль, 26.02- 1.03.2002 г.

Созданные пакет аналитических решений и электронные карты используются как средство поддержки принятия практических решений в управлении ОАО «Электросвязь» Владимирской области и реализации планов развития.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 137 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Список литературы содержит 80 наименований. Таблиц 5, рисунков 50.

Основные результаты, полученные в диссертационной работе, сводятся к следующему:

1. Создана геоинформационная система «GIS-Phone», позволяющая проводить анализ телекоммуникационных средств и информационных ресурсов и результатов их использования на базе разработанных способов сбора, хранения, обработки, доступа, а также отображениями -распространения пространственно-распределенных данных в виде электронных карт региональной системы электросвязи. Особенность этой разработки определяется тем, что телекоммуникационные Данные привязаны к реальным физико-географическим параметрам конкретной территории и существующим на ней строениям, учитывают особенности организации связи и ее техническое оснащение (на примере Владимирской области).

2. Разработана и создана модель корпоративного (специализированного) ГИС-сервера. Отличие данного сервера от обычных файл-серверов состоит в том, что на аппаратно-программном уровне предусмотрен обмен географически привязанными данными. Это позволяет определить и сформулировать задачи для анализа деятельности предприятия связи и тем самым обеспечить необходимую информационную поддержку и сопровождение принятия решений в реальном временном масштабе.

3. Построена трехмерная модель функционирования предприятия связи конкретной территории - областного центра - с соответствующим «виртуальным экскурсоводом». Данная модель является универсальным инструментом для принятия решений по размещению и обслуживанию внешних телекоммуникационных средств и использованию имеющихся информационных ресурсов, для проведения анализа эффективности работы и модернизации телекоммуникационной системы регионального уровня с учетом

НО введения в эксплуатацию современных средств связи (на примере Владимирской области).

Создана БАОТ-модель фрагмента деятельности телекоммуникационной системы регионального уровня и разработан соответствующий алгоритм ее информационно-аналитического сопровождения, которые служат наглядным средством контроля организационных и финансовых процессов, происходящих на предприятиях электросвязи, а также является инструментом принятия соответствующих управленческих решений специалистами и руководством предприятий. Возможность декомпозиции функциональных блоков, предусмотренная для данной модели, позволяет использовать ее при разработке стратегии развития предприятия, а также с целью сохранения и повышения ликвидности его основных фондов.

Разработана имитационная модель, в рамках которой оказывается возможным в различном масштабе времени осуществлять прогнозирование и оптимизацию работы предприятий электросвязи в зависимости от динамики загрузки их оборудования, количества запросов клиентов и др., а также величины получаемого дохода при различных схемах оплаты за предоставляемые услуги. Это снимает требования по проведению дорогостоящих экспериментов в реальных условиях функционирования конкретной телекоммуникационной системы и позволяет смоделировать длительный период ее работы (например, порядка одного года) за очень короткий промежуток времени (несколько секунд).

Результаты применения разработанных алгоритмов и моделей в рамках созданного программно-аналитического комплекса поддержки принятия управленческих решений позволяют анализировать эффективность работы предприятий электросвязи и разрабатывать методы оценки их рентабельной деятельности на основе различных критериев, в частности на основе управления спросом на услуги связи в зависимости от их цены и качества при различных экономических условиях.

В заключении приношу благодарность и глубокую признательность моему научному руководителю проф. Аракеляну С.М. за постоянную помощь и внимание к работе, моим соавторам, а также сотрудникам Владимирского государственного университета за полезные обсуждения и рекомендации и предоставленную возможность работы в университете по теме диссертации.

1. Кошкарев A.B., Тикунов B.C. ГЕОИНФОРМАТИКА /Под ред.

2. Д.В. Лисицкого. М.: «Картгеоцентр» - «Гедеоиздат», 1993. - 213 с.

3. Гохман В., Андрианов В., Что такое ГИС и как с ним . подружиться, М.: Дата+, 1999. 256 с. •

4. Сербенюк С.Н., Жуков В.Т., B.C. Тикунов. Математико-картографическое моделирование в географии. /Под ред. К.А. Салищева. М.: Мысль, 1980. - 224 с.

5. Экоинформатика. Теория. Парактика. Методы и системы/Под ред. В.Е. Соколова. СПб.: Гидрометиздат, 1992. - 520с.

6. БерлянтА.М. Геоинформационное картографирование. -М.: «Картгеоцентр» «Гедеоиздат», 1997. - 160 с.

7. Ю.К. Королев «Общая геоинформатика. Выпуск 1. «Теоретическая Геоинформатика». M.: Data+ Inc, 1996. 384 с.

8. БерлянтА.М. Геоинформационное картографирование. -М.: «Картгеоцентр» «Гедеоиздат», 1999. - 192 с.

9. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии. М.: Фиб, 1998. -416 с.

10. Ю.К. Королев Общая геоинформатика. М.: 1998. 368 с. Ю.Майкл Н. ДеМерс. Географические информационные системы.

11. Основы, М.: Дата+, 1999. 160 с.

12. Картография цифровая. Термины и определения. ГОСТ 28441-90. -М.: изд-во, стандартов, 1990. -9 с.

13. Кошаев В.В., Каракин В.П. Региональные геоинформационные системы. М.: Наука, 1987, 192 с.

14. Географические информационные системы, дистанционное зондирование и их практическое использование. //Итоги науки и техники. М.: ВИНИТИ АН СССР. 1989 г. с. 188-213

15. Сравнение программных пакетов ГИС. М : «ГИС Ассоциация», №4 1996. с. 62- 75.

16. Развитие программных средств M.: «ГИС Ассоциация», №4 1998, с. 55 -59.

17. Что такое ГИС? //М.: г. «ARCVIEW», №4 1998, с. 33 38.

18. ArcReview №1, 2. M.: Дата+, 2000.

19. ArcView GIS: Руководство пользователя, M.: Дата+, 1998г.

20. ArcReview №1-4. М.: Дата+, 1999г.

21. Выбор подходящей ГИС. //M.: «ARCVIEW», №1, 1999, с. 34 39.

22. Getting to know Arc View, ESRI, 1996. 160 c.

23. Map Projections, ESRI, 1994.-256 c.

24. Understanding GIS, ESRI, 1995. 384 c.

25. Методические материалы по развитию ГИС РСЧС для территориальных оргайюв управления. М: МЧС России, Л 999г. -72 с.

26. Изучение ГИС. Версия для ПК. М.: Дата+, 1995. 184 с.

27. Изучение ГИС. Методология ARC/INFO. M.: Дата+, 1995г. 256 с.

28. Как быстрее освоить ARCVIEW GIS. // M.: «ARCVIEW» №1 1998. с. 12-23.

29. Основы ГИС. Теория и практика. WinGis. M.; Дата+, 1995. 192 с.

30. Spatial Analyst. Руководство пользователя. М.: Дата+, 1998. 144 с.

31. Avenue: Руководство пользователя, М: Дата+, 1999. 240 с.31 .Митчел Энди, Руководство ESRI: ГИС анализ. В 2 Т. Т 1: Географические закономерности и взаимоотношения ESRI к дизайну баз данных. М.: Дата+> 1998. 384 с.

32. Моисеев H.H. Математические задачи системного анализа. М.: Наука, 1982.-320 с.

33. Холл Дж., Уатт Дж. Современные численные методы решения ОДУ. -М.: Мир, 1979.-312 с.

34. Епанешников A.M., Епанешников В.А. Delphi. Язык Object Pascal. M.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2000.-256 с.

35. Свиреденко С.С. Современные информационные технологии. М.: Изд-во Моск. ун-та. 1993. - 261 с.

36. Самарский A.A., Михайлов А.П. Математическое моделирование. Идеи. Методы. Примеры. М.: Физмат, 2001. - 320 с.

37. Бурков В.Н., Кондратьев В.В. Механизмы функционирования♦организационных систем. -М.: Наука, 1982.-463 с.

38. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. М.: ВШ, 1998. -319 с.

39. Марка Д.А., МакГоуэн К. Методология структурного анализа и проектирования. М.: "МетаТехнология", 1993. - 560 с.

40. Форрестер Дж. Мировая динамика М.: Наука, 1978. - 368 с.

41. Форрестер Дж. Динамика развития города М.: Прогресс, 1974. -352 с.

42. Сидоренко В.Н. Системная динамика. М.: Экономический факультет МГУ; ТЕИС, 1998. - 192 с.

43. Шмелен Г. Основы и проблемы экономики предприятия: пер.с нем. /Шпод ред. проф. А.Г. Паршнева. М.: Финансы и статистика, 1996. -512 с. :

44. Анализ и обоснование хозяйственных решений М.: ФиС, 1991. -384 с.

45. Новиченко П.П., Попова Т.Д. Учет затрат на улучшение качества продукции. М.: Финансы и статистика. 1986. 104с.

46. Харрисон У. Теория твердого тела. М.: Мир, 1972. - 616 с.

47. А.Н. Коровин. Моделирование телекоммуникационной системы с применением ГИС-технологий.//Монография. M.: MAC, 112 с.

48. Брехов А.Е., Коровин А.Н. «Геоинформационная система «G1S-Phone». Журнал «Вестник связи international» №4, 2001, с. 70 72.

49. Аракелян С.М., Брехов А.Е., Духанов A.B., Коровин А.Н., Прокошев В.Г, Рощин C.B. Использование технологий SADTмоделирования в описании деятельности предприятия связи. Журнал «Электросвязь» №5, 2001, с. 39 41.

50. Аракелян С.М., Духанов A.B., Коровин А.Н., ПрокошевВ.Г, Рощин C.B. Использование современных информационных технологий в моделировании ценообразования на предприятиях связи. Журнал «Электросвязь» » №4, 2001, с. 36 38.

51. Аракелян С.М., Брехов А.Е., Духанов A.B., Коровин А.Н., Прокошев В.Г, Рощин C.B. Новейшие технологии поддержки принятия решений. Журнал «Вестник связи», с. 119-121, №4, 2001.

52. Скворцов A.B. Обзор алгоритмов построения триангуляции Делоне. //Вычислительные методы и программирование. Т.З. М.:МГУ, 2002. с. 160- 177. .

53. Journel A.G., Huijbregts Ch.J. Mining Geostatistics. London: Academic Press. 1978, 600 p.

54. Справочник по теории вероятности и математической статистике, /под ред. B.C. Королюк. М.: - Наука, 1985. - 640 с.

55. Открытое акционерное общество «Электросвязь»: годовые отчет за 1996 2001 гг. - Владимир, ОАО «Электросвязь»

56. Концепция развития сетей и средств связи до 2001 г. Владимир: ОАО «Электросвязь», 1997

57. Оборудование радиотехнологии DECT, применяемое на ТФОП: общие технологические требования. РД 45.164 — 2000. М.: ЦНТИ «Информсвязь», 2000, 56 с.

58. Нормы технологического проектирования: городские и сельские телефонные сети. РД 45.120 2000. - М.: «Информсвязь», 2000, 168 с. ^

59. Руководящий документ по общегосударственной системе автоматизированной телефонной связи (ОГСТфС) в 2 кн. Кн. 1. -М.: Прейскурантиздат, 1988, 448 с.

60. Руководящий документ по общегосударственной системеавтоматизированной телефонной связи (ОГСТфС) в 2 кн. Кн. 2. 4 '

61. М.: Прейскурантиздат, 1988, 316 с.

62. Схема развития цифровой зоновой сети Владимирской области на период до 2010 г. разработка //под. ред. А.Н. Коровина, Владимир: ОАО «Электросвязь», 2001. 64 с.

63. H.H. Слепов. Синхронные цифровые сети SDH. М.: РиС, 1998, -,682с. ' %.

64. Бюджет ОАО «Электросвязь» Владимирской области: Утвержден советом директоров ОАО «Электросвязь» Владимирской области 14.02.2002 г. Протокол №13. Владимир: ОАО «Электросвязь», 2002

65. Ю.К. Шарипов, В.К. Кобляков. Отечественные электронные АТС. Изд. 2-е. перераб. и доп. М.: Логос, 2002. 416 с.: ил. ч

66. Правила оказания услуг телефонной связи /Госкомсвязи России. -М.: ЦНТИ «Информсвязь», 1997. 96 с.

67. Федеральный закон связи. М.: Кремль, 1995. — 176 с.

68. Сельская телефонная связь справочник / под ред. К.П. Мельникова, Ю.А. Парфенова. - М.:РиС, 1997, 280 е.: ил.

69. Губин Н.М., Добронравов A.C., Дорохов Б. С. Экономико-математические методы и модели в планировании и управлении в отрасли связи. М.: Радио и связь, 1993. - 256 с,

70. Gesch, D.B., and K.S. Larson, 1996. Techniques for development of global 1-kilometer digital elevation models. Pécora Thirteen, Human1.teractions with the Environment—Perspectives from Space, Sioux Falls, South Dakota, August 20-22, 1996.

71. JI. E. Федоров. Гексагональные сетки линейной неоднородности Земли, М.: Недра, 1992. 112 с.

72. Geographic Information Systems and Cartographic Modeling. Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice- Hall. 249 pp. Laurini, Robert and Thompson, Derek (1992).

73. Шпеник M., Следж О. Руководство администратора баз данных Microsoft SQL Server 2000. : Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2001. - 928 е., ил.

74. Спейнауэр С., Экштейн Р. Справочник вебмастера. Пер. с англ. -СПб: Символ-Плюс, 2001. - 608 е., ил. .

75. Лалани С. ActiveX. Библиотека программиста. Минск: Попурри, 2000.-720 с.

76. Армстронг Т. Создание Web-приложений (с CD-ROM). Киев:. BHV, 1998-590 с.

77. Быль П. ГИС для каждого теперь на Web! //Компьютерные вести, №8, Минск, 1998. 272 с.

78. Davis D, GIS for Everyone, ESRI Press 2000, 196 p.

79. Майк Гандэрлой. ADO и Visual Basic. Руководство разработчика.: Пер. с англ. — К.: В|К+, К.: BookStar, М.: Энтроп, 2001. -336 с.

80. Коровин А.Н., Духанов А.В., Ш Прокошев В.Г., Рощин С.В., Демидов К.В., Араке ля н С.М. Моделирование телекоммуникационной системы Владимирской области с применением ГИС-технологий. Сб. науч. труд, в двух томах. -Владимир-М.:, 2002. Т1. стр. 144- 153.